（终稿）软起动隔爆箱体结构设计与计算（全套完整有CAD）

格式：RAR 上传：2022-06-25 05:52:44

《（终稿）软起动隔爆箱体结构设计与计算（全套完整有CAD）》修改意见稿

1、“.....根据实物考察，可作出以下设计在侧面板后面板箱门及盖板增加加强筋，作出两种厚度的板和，分析并比较不同厚度下的临界值，从中选取最优值。对于该设计可通过有限元分析来验证其可行性。由于各面板的形状趋于矩形，因此加强筋的布局以侧面板为例，采用如图.所示来布局。各面板采用相同的布局。图.侧面板加强筋的分布图.本章小结本章简单介绍了本论文研究的隔爆起动器外壳根据小扰度理论，推算出了各个主要受力面板的理论尺寸根据计算公式，对重要的零部件进行了扰度和应力的理论分析和设计总结计算数值，对箱体进行了理论的优化设计。基于的隔爆箱体外壳的三维建模.软件本课题采用对矿用隔爆兼本质安全型交流软起动器进行三维建模。是的缩写，这是个交互式计算机辅助设计与计算机辅助制造系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着硬件的发展和个人用户的迅速增长，在上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的个主流应用。的开发始于年，它是基于语言开发实现的......”。

2、“.....其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域自然科学或工程数学分析和数值数学及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了个人能够管理的范围。些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供个灵活的可再使用的软件基础。来自的使企业能够通过新代数字化产品开发系统由于本例属于简化模型，考虑的是以最薄处厚度进行计算，安全系数可以较小，取由于矿用隔爆型外壳属于低压容器，安全系数需要取较大，应取.。综合这两点可以取安全系数为.。还可以依据实际情况和经验值选取安全系数。然后，考虑许用应力的选取......”。

3、“.....本例中所采用的钢的屈服极限。当屈服极限作为许用应力时，最大应力为，仍小于钢的强度极限，说明最大应力在强化阶段至破坏极限状态之间，尚未达到破坏极限。为了增加承载能力，技术要求在压力试验后需要产生永久塑性变形。说明平板受压下在材料的弹塑性区域活动，并且是安全的。.连接螺钉的强度及数量内六角圆柱头螺钉，也简称内六角螺栓，杯头螺丝，内六角螺钉，其叫法不样，但所代表的意思是样的。内六角螺钉按螺丝线材的硬度，扛拉力，屈服强度等是有个等级分类的，也就是内六角螺钉的级别，内六角螺钉是什么级别的。不同的产品物料上，要求有不同等级的内六角螺钉与之相对应。内六角螺钉按等级强度有分为普通的和高强度的。普通的内六角螺栓是指.级的，高强度的内六角螺钉是指.级以上的，包括.级和.级的。.级的内六角螺钉般都是指带滚花的，本色的带油的黑色内六角杯头螺丝。钢结构连接用内六角螺钉性能等级分.等余个等级，其中.级及以上螺钉材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理淬火回火，通称为高强度螺钉，其余通称为普通螺钉......”。

4、“.....分别表示螺钉材料的公称抗拉强度值和屈强比值。本次设计所采用的螺钉为性能等级.的内六角圆柱螺钉，其抗拉强度为，屈服强度为。高强度螺钉在受剪和受拉两方面的性能都比较好。它在安装时通过拧入板的螺纹孔中，使钉身中出现很大的预紧拉应力，从而在被连接板间产生较大的摩擦力，靠这个摩擦力传递外力。采用号钢制造螺钉，并经热处理，就是希望预紧力可以大些，因而摩擦力也可以大些。选用恰当的螺钉直径并正确的布置螺钉，对于保证连接强度，求得经济效益和制作方便是至关重要的。箱体法兰与门法兰，接线腔法兰与盖板法兰使用螺钉联接，需要计算在受压下螺钉的强度。这里分析下螺钉的直径和个数。弯矩的关系.是绕轴的弯矩。应用上述公式，通过计算可以得到四边固定支撑的矩形板的最大挠度出现在板的中心位置，大小为是短边长度，结果与长边长度无关。最大应力数值发生在板的上下表面上的固支边长边的中点。当泊松比取.时，中心弯矩和边界中点的最大弯矩分别为负号指以上两者是反向的。四边简支的矩形板的中心挠度为最大弯矩发生在板的中心点，其值为.通过上面应力与弯矩的关系式......”。

5、“.....壳体壁厚的设计外壳壳壁分别焊接在由主向梁和交叉梁组成的网格上，且设定两方向梁有足够的强度。因此，可将壳体壁板每面的平板化小，即由两向梁组成的长方格作为支撑，来校核网格内平板的强度。此长方格内平板受力模型可简化为四边简支，受均布载荷设计压力作用，如图.所示根据弹性小扰度理论，四边简支板的最大应力在板中央，即.式中应力系数见表设计压力，矩形板短边长度，矩形板厚度，。图.壳壁受力图表应力系数当满足.时可达到设计要求。式中板材的许用应力，板材的屈服极限，安全系数，对于塑性材料为。将式.代入式.求得壳壁的厚度或者.对于隔爆箱体，组成的四边简支板有三种尺寸.，，，.单位。材料选用，。.查表.，利用插值法，取.。则壳壁厚度.查表.，利用插值法，取.。则壳壁厚度.查表.，利用插值法，取.。则壳壁厚度综合上诉三种简支板，取三种板厚的最大值，实际取板厚.，即可满足上述要求。各面板的最大扰度和应力结果底板和顶板尺寸为设定为固支边界条件由式.可得板中心最大扰度为.把式.板最大弯矩带入式.得到板固支边中点的最大应力由弯矩公式......”。

6、“.....得到板中心点最大扰度.由式得到板中心点最大应力两个侧面板的尺寸为。由于基于简支的计算结果偏于保守，有利于结构安全，以下仅企业般是在半精加工后进行水压试验，然后进行精加工，消除压力试验产生的永久塑性变形。因此隔爆接合面只允许弹性变形，不允许有永久塑性变形，保证精加工后次切削达到粗糙度和平面度要求为准。.第.条规定压力试验后，如果外壳无结构损坏或可能影响隔爆性能的永久变形，则认为试验合格。试验后，隔爆接合面如果产生永久性塑性变形或弹性变形超过规定值，将影响隔爆性能如果其它侧面产生弹性变形或塑性变形，不会影响隔爆性能。因此隔爆接合面盖板和法兰是隔爆外壳强度计算的关键。对其它侧面的变形只要不影响外观，允许有定的塑性变形，否则需要增加壁厚或加强筋，这样充分利用材料的强度，减轻产品的重量，降低成本。在强度计算时按以下要求作为依据。除隔爆接合面外，隔爆外壳侧面的永久塑性变形允许值，初步确定为该面最大尺寸长或宽的最大值的，该值以后可以调整隔爆外壳隔爆接合面,即箱体法兰和盖板只允许弹性变形......”。

7、“.....两者最大挠度之和应该小于许用挠度.即盖板许用挠度箱体法兰的许用挠度隔爆接合面的允许间隙平面度公差安全系数因此，在本论文中，根据矿用隔爆起动器结构作为例子，在采用经验和类比法的基础上对其进行初步设计，再用三维软件对隔爆箱的箱体进行三维模型建造，利用软件来对箱体结构进行应力，位移，变形和安全系数来进行分析，并根据分析出的结果对箱体结构来进行优化设计，最后得出既符合强度刚度又减少材料的使用和环保的具体要求的箱体具体结构尺寸。.本章小结本章主要介绍了隔爆起动器设备的概念和分类，爆炸性电器设备的分类分级与分组，讲述了防爆箱体的类型和防爆原理，对外壳变形的允许值进行了解释，以便为接下来的设计提供思路。壳体强度刚度的理论计算.隔爆外壳设计概述矿用隔爆型电气设备的隔爆性能是通过隔爆外壳来实现的。目前隔爆外壳就其外形来说可分为两大类，是圆柱体，二是长方体。矿井下爆炸产生的压力是随着容器形状的不同而改变，也随着外形散热面积的增大而使爆炸压力下降。试验证明，在相同容积，不同形状的容器内进行爆炸试验，其爆炸压力是不同的，见表......”。

8、“.....长方体容器的爆炸压力最小。又因为长方体外壳内腔安装机械和电气零部件方便，同时又能充分利用壳体的内腔空间。所以，长方体外壳越来越受设计者和使用者的欢迎，较广泛的应用在大中型开关及其它隔爆型电气设备上，如隔爆型高压开关矿用隔爆型移动变电站用高压真空配电装置矿用隔爆型低压保护箱等。表不同外形的容器爆炸试验产生的压力表容积形状球体正方体圆柱体长方体爆炸压力进行静力试验时，隔爆外壳要承受的试验压力，因此必须具有足够的强度和刚性。以往大多采用经验或类比法进行设计，不能准确计算出各部分的受力情况，在设计时为安全起见，往往加大安全系数，这使得壳体结构笨重，并且具有很大的盲目，在保证用于爆炸性气体环境安全的情况下，利用弹塑性力学将壳体的板壁抽象成力学模型，计算各部分的壁厚，螺钉的分配，并运用有限元法对隔爆进行静力学分析，检验其强度和刚度是否满足要求，利用结果指导其箱体结构的改进。对提高隔爆电气设备的设计技术水平快速响应市场降低成本具有十分重要的意义。.本课题研究的主要内容及意义近年来，对隔爆箱体已进行了许多方面的分析......”。

9、“.....对箱体结构设计，壳体形状的探讨，对箱体法兰和螺钉联接强度的校核等。尽管经过了这些分析，但是所选用的方法主要选用传统的方法，只用原有的经验和专业知识来选择和调整结构设计参数，只能构造得比较简单的计算模型，与实际的结构形状变化很大，因此，计算精度较低，要使结构能安全可靠地运行，通常的采用提高安全系数，使其结构尺寸加大，浪费结构材料，设计周期大大增加，并且很难使许多设计参数得到正确的选择。由此设计出来的结构，般达到了设计标准，但在材料使用结构形式等方面有着不经济和不合理性，结构的综合性能往往不能达到理想状态。设计人员对实际应变位移和应力情况没有定的了解，不能得出其薄弱环节的位置，更谈不上进行设备的优化设计。现代设备正朝着高速高精度高效低成本节省资源和高性能等方面的发展，传统的计算方法般都无法满足要求。所以要满足这种需求，需要想出另外更好的方法。近年来兴起的有限元分析方法，它有计算精度高速度快和显示直观可靠等特点。因此通过软件的支撑下，对防爆起动器箱体进行有限元静应力分析，校验它的强度和刚度有没有满足要求......”。