基于CAXA3D的风动湿式矿用除尘风机的建模及关键部位用CAXA CAE分析和优化设计

上传时间:2018/2/7 15:49:25 52140 12 83

井庆川

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大家好,我是CAXA-井老师。目前,CAXA3D大赛已举办带了第六届,前面五界汇聚了国内各行业和院校的优秀设计作品,各种CAXA3D的建模造型和渲染图片在这里交流学习和友好竞技,每一届都有众多经典作品脱颖而出,每一届都有给大家印象非常的深刻的优秀作品。展现了国内设计人员新颖独特的设计思维和高超的建模技巧。同时也见证了CAXA3D作为优秀国产设计软件的进步和蜕变。

以往的大赛和作品,都使用与展示了CAXA3D优秀的建模能力和渲染能力,今年我的作品更多的使用CAXA3D2018的CAXA CAE功能。

作品名称:

          基于CAXA3D的风动湿式矿用除尘风机的建模及关键部位用CAXA CAE分析和优化设计

作品背景:

市场上现有煤矿用除尘类产品多为电力驱动、多传感器型半自动或全自动类喷雾降尘。这类产品马力强,效率高,占有一定的市场份额。这种电气和机械相结合而成的降尘除尘装置在煤矿井下复杂恶劣的工作环境中经常容易劳损。因井下使用时对电气类产品的防爆、隔爆要求高,所以对产品的检修、维护要求也高。有时因维修周期和难度的问题会延误井下作业的进度和采矿量,而且井下维修工作也给工程师在维修设备、维修环境等方面带来了不少麻烦。伴随着科学技术的高速发展,当代煤矿企业对于矿用除尘设备的效率和安全性的要求也进一步提升,但是除尘风机的发展日新月异,企业和煤炭对除尘风机的除尘效果和使用安全性的要求越来越高,所产生的后果就是,市场上的除尘风机已无法满足煤矿行业的刚性需求,电动的除尘风机的发展已经无法适应时代的潮流。现在煤炭行业的除尘设备的需求:无电力装置。

作品设计思路:

设计使用煤矿井下的风压驱动气动马达带动扇叶作为新型除尘风机的风动设备设备的动力源,取代了过去的电机做动力的传统形式,从而保证不发生电气失爆现象,安全可靠。风动马达选用转速为1500-3000 转/分钟,高速运转的风动马达带动风叶使风机风量达到250m3-350m3/ 分钟,从而可以达到高效除尘的目的。

风动马达带动风扇转动,使工作面带有粉尘的气流通过导风罩进入螺旋风筒中,同时喷雾装置 进行喷雾, 使用煤矿井下的水压和风压作为新型除尘风机的喷雾装置的水源和压力来源,在螺旋通道内部将粉尘与水雾充分进行混合,达到除尘目的。在井下的掘进工作面工作时,实用新型的湿式除尘机进行除尘,粉尘浓度可以达到良好的降低,除尘效果理想。新型湿式除尘机因为没有电机等设备重量较轻搬运安装很方便,价格低廉。

作品建模过程:

设备主要零件有:动力系统、喷雾系统、防尘网和外壳、固定装置和降噪装置、脱排水装置等。

图片1整体剖视图

作品 关键部分的分析过程:

一:风扇的动态瞬态分析
           主要分析风扇在从气动马达刚刚起步到达到稳定转速的过程当中,风扇在每个状态下的稳定情况变形情况和受力情况。

第五步时候的位移模量第一步时候的等效应力第一步适合的t应力第一步时候的速度模量

二:底座的模态分析和频域分析

主要研究在从气动马达刚刚起步到达到稳定转速的过程当中,气动马达和底座整体的前7阶的震动频率,以及气动马达带动风扇在最高速转动的震动的频率下,底座的稳定情况及其变形情况。

稳态第3阶稳态第4阶稳态第二阶

二:螺旋通道内的气体运动的流体轨迹分析

主要研究气动马达带动风扇的运动过程中,气体在螺旋通道内的运动轨迹情况,以及空气中的不同大小和重量的颗粒,在螺旋通道的运动情况,分析在此过程中的水雾和粉尘颗粒的混合程度。

螺旋通道

图片2

螺旋通道内部的空间(气体运动空间)的网格化

QQ截图20180207150513

不同颗粒在管道内的流体运动轨迹

旋转流体分析旋转流体分析1旋转流体分析2

最后,从2013年起,众多爱好者一直期待CAXA的实体设计和制造工程师的深度融合或者是合并。最近几年效果还不错CAXA CAM 2015和caxa实体设计有了较好的融合,CAXA CAM 2016起,界面也逐步和CAXA 3D统一。希望CAXA CAM 早日更新,早日和CAXA 3D进行更深度的整合。让我们在下一届CAXA 3D大赛中(第七届)可以使用CAXA软件进行 CADCAMCAE一体化的设计分析和加工。

CAXA论坛、工业云内高手如云,我这是班门弄斧,不足、错误之处,望大家批评指正!

     祝愿大家新年快乐,生活愉快,



作者 CAXA-井老师 简介:

2013年起担任CAXA官方特聘CAXA社区专家,
     跟井老师学CAXA系列群的群主。

百度贴吧CAXA吧的吧主。

官网CAXA实体设计2015培训视频主讲人。官方视频网址:http://www.gongyeyun.com/Course/CourseList?index=1











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