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1、中北大学 2012 届毕业设计说明书一种矿用隔爆滤波型变频器隔爆柜子的结构分析摘要随着计算机技术的高速发展，有限元技术在现代设计中应用越来越广泛。有限元技术具有计算速度快，精度高的特点。通过有限元分析计算，设计人员在设计阶段就能了解到构件的应力、应变及位移，同时可以方便的对构件反复修改，达到优化结构的目的。矿用隔爆滤波型变频器隔爆柜子是放在煤矿井下的电机控制柜。箱体必须有足够的强度和刚度，以防止变频器发生爆炸时，能承受其瞬间产生的强大爆炸力。箱体在传统设计中，多采用类比法或凭经验设计，这样设计出来的产品，其受力情况设计者心中无数，往往造成产品不合格或材料浪费现象。增加了制造成本，延长了制造周期
2、。因此，在某种有限元的支持下，对变频器箱体进行受力分析，检验其强度和刚度是否满足要求，对提高变频器箱体的技术水平，快速响应市场，降低成本具有十分重要的意义。在此背景下，本文以山西防爆电机有限公司电设计的矿用隔爆滤波型变频器防爆柜作为研究对象，对其柜体进行有限元分析。完成的主要工作包括：（1）认真学习研究煤炭安全标准；（2）利用三维建模软件 Solidworks 对箱体进行实体建模；（3）利用有限元分析软件 Simulation 对箱体进行静态分析，通过分析计算，显示出箱体的变形情况，同时可以得出箱体任意位置的应力值和位移值。并针对每次计算结果，对箱体进行适时改进。关键词：防爆柜；有限元；应力；
3、应变；优化；中北大学 2012 届毕业设计说明书AbstractWith the rapid development of computer technology, the Finite Element Method(FEM) is widely used in modern design. FEM is a method of high speed and high precision. The stress, strain and displacement can be obtained with the Finite Element Analysis (FEA) in the desig
4、n stage. And it is convenient to modify and optimize the structure.Mining flame-proof filtering type transducer explosion-proof cabinet is used in coal mine. The explosion-proof cabinet should have enough strength and stiffness, and should be able to endure the tremendous blast-force during the mome
5、nt gas blasts. Traditionally, the explosion-proof cabinet design always relies on analogy and experience. The designer cant know the deformation of the the explosion-proof cabinet, and which may make the product disqualification, or wasting material or high developing cost, and longer designing and
6、manufacturing cycle. Therefore, it has great significance to find a new approach to analyze and calculate the mechanical model of cabinet, check its strength and stiffness based on a certain FEM software. Thus it can improve the technique of cabinet design, speed up the response to the market requir
7、ement and reduce the cost.This paper investigated the explosion-proof cabinet designed by Shan Xi Explosion proof motor company . The cabinet was analyzed by FEM. The major works completed mainly included: (1) The fundamentals on FEM were discussed; (2) The solid model of the cabinet was created by
8、3D design software SolidWorks. (3) The Nonlinear Finite Element model was built and calculated by FEM software Simulation. Through calculation and analysis, the deformation of the transformer cabinet was obtained. Meanwhile, the stress and displacement of every element were also obtained. Based on t
9、he results of each analysis the realtime modification of the cabinet structure was achieved.Key Words: Explosion-proof cabinet ; the Finite Element Method; Stress; Strain ； Optimization ；中北大学 2012 届毕业设计说明书目录引言 .1第 1 章 有限元简介 .21.1 有限元的发展历程 .21.2 有限元法的基本思路 .21.3 有限元法的理论基础 .31.4 有限元的解题步骤： .51.5 有限元的发展趋
10、势 .7第 2 章 防爆技术的应用与意义 .9第 3 章 变频器的工作原理 .93.1 变频器简介 .93.2 谐波对供电线路的影响 .10第 4 章 变频柜设计时应注意的问题 .114.1 机械负载与电机转矩特性种类 .114.2 电气设计工程师的设计 .124.3 电气工艺设计 .134.4 柜体钣金工艺设计 .13第 5 章 防爆柜设计的技术要求 .14第 6 章 变频调速系统结构设计 .156.1 柜体的布局和器件配置 .156.2 变频调速系统变频柜设计 .156.3 变频控制柜内部基本布局 .166.4 变频器散热及制作 .17第 7 章 防爆柜的三维实体模型 .187.1 Sol
11、idworks 软件介绍 .187.2 三维建模步骤 .19第 8 章 焊接技术 .19第 9 章 有限元分析与 Simulation 在隔爆柜结构分析中的应用 .219.1 Simulation 简介 .21中北大学 2012 届毕业设计说明书9.2 Simulation 对防爆柜的结构分析步骤 .21总结 .29参考文献 .30附录 A 山西防爆电机公司防爆柜参考图 .33致谢 .34中北大学 2012 届毕业设计说明书引言随着煤矿供电系统不断完善升级, 隔爆型干式变压器作为井下的重要供电设备已得到广泛应用。隔爆壳体是矿用隔爆型干式变压器的主要防爆型式, 不仅要具有一定的机械强度, 又要有良好的冷却效果, 隔爆壳体的设计、制造水平直接影响到隔爆变压器的技术性能和使用寿命。矿用隔爆型外壳是电气设备的一种防爆型式,能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏, 并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性环境的点燃。根据 GB 3836. 2 -2000爆炸性气体环境用电气设备第 2 部分:隔爆型“D” 3第 15.1 条规定, 箱壳设计必须经过压力为 1 MPa, 加压时间
