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高效节能矿用防爆洞澎叶柄静动态特性研究

防爆风机高效节能矿用防爆风机广泛应用于大型煤炭企业,适用于大中型煤矿矿井做地面抽出或压入式主通风机.也iH用于金属矿山、化工矿山和满首工程等场所。通风机主要由进气筒、一极主风筒(内含驱动电机、‘级叶轮)、二级主风筒(内含驱动电机、二级叶轮)、扩压筒、消声筒、扩散塔等主要部件组成。叶片是风机的主要气动元件.每一个叶片都安装在自己的叶柄上,由叶轮带动旋转从而产生风力,运行中常出现叶片撕裂、叶柄断裂等质量事故,既是通风书U三行可靠性的关键,也是川户十分关心的问题。
风机叶柄的断裂,一方面是由于内部锻造缺陷、表面加工缺陷或应力集中的存在,使叶柄在长期交变应力的作川下生成裂纹,引发的疲劳断裂;另一方而是由于叶柄的某阶固有频率与工作频率相等或相近时,使振4'M剧增,发生共振所致;第三是由于振动引起的附加动应力超过应力极限而导致突然破坏。此外,过员的振动和因振动而引起的噪声,还会污染环境.损害人们的健康。与此相反.有时因为防止断裂而采川过大的安全系数,造成材料浪费,经济效益下降。因此叶柄的各阶!司有频率应作为叶柄不可忽视的一项评价指标,设计时应使其避开客观存在的激振频率25%左右。所以对叶柄结构的研究和静、动态特性分析,尤其是研究叶柄的各阶固有频率和主振型,对进一步提高防爆风机的工作性能其有j- 分重要的意义。
叶柄的静、动态特性包扩叶柄的应力、变形、各固有频率和模态振型。本文拟建立防爆风机叶柄的三州ti十算模型,应川ANSYS软件对叶柄的朴、动态特性进行研究,为优化叶柄结构和改善叶柄的静、动沧汁别生提供理论依据。 1防爆风机叶柄结构及工作情况介绍
防爆风机叶柄结构尺寸如图1所示。叶柄所用材料为合金结构钢4(C r,弹性模量E=2.1 x 一(),’Pa,泊松比ii=0.3,密度。=782()k以m'。抗拉5'D- a,= x)81 MPa, Je3's11kh J度as=785 MPa.风 VU吞行I寸叶柄所受离心力256一2N,由:十片带来的空气推力41(1 N。风AIL2作voillif频率为5() Hz. 叶片通过4个M16 x 1.5高强度螺栓紧固在叶柄 _t,叶柄通过M36 X3螺纹与叶轮联接于一体,当驱动电机带动叶轮高速旋转时,其上的叶柄和叶片便随之快速旋转,将气体不断地抽出或压入矿井的主巷道内,起快速通风换气作川,以降低煤矿井下瓦斯或粉尘的浓度。 2静态分析