【正文】 .......................................... 13 柜體鈑金工藝設(shè)計(jì) ............................................ 13 第 5 章 防爆柜設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 ........................................ 14 第 6 章 變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................ 15 柜體的布局和器件配置 ........................................ 15 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻柜設(shè)計(jì) ...................................... 15 變頻控制柜內(nèi)部基本布局 ...................................... 16 變頻器散熱及制作 ............................................ 17 第 7 章 防爆柜 的三維實(shí)體模型 ........................................ 18 Solidworks 軟件介紹 ......................................... 18 三維建模步驟 ................................................ 19 第 8 章 焊接技術(shù) .................................................... 19 第 9 章 有限元分析與 Simulation 在隔爆柜結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用 ............. 21 Simulation 簡介 ............................................. 21 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 Simulation 對防爆柜的結(jié)構(gòu)分析步驟 ........................... 21 總結(jié) ................................................................ 31 參考文獻(xiàn) ............................................................ 32 附錄 A 山西防爆電機(jī)公司防爆柜參考圖 .................................. 34 致謝 ................................................................ 35 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 引言 隨著煤礦供電系統(tǒng)不斷完善升級(jí) , 隔爆型干式變壓器作為井下的重要供電設(shè)備已得到廣泛應(yīng)用。因此，在某種有限元的支持下，對變頻器箱體進(jìn)行受力分析，檢驗(yàn)其強(qiáng)度和剛度是否滿足要求，對提高變頻器箱體的技術(shù)水平，快速響應(yīng)市場，降低成本具有十分重要的意義。中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 一種礦用隔爆濾波型變頻器隔爆柜子的結(jié)構(gòu)分析 摘要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，有限元技術(shù)在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛。 在此背景下，本文以山西 防爆電機(jī) 有限公司電設(shè)計(jì)的礦用隔爆濾波型變頻器防爆柜作為研究對象，對其柜體進(jìn)行有限元分析。隔爆殼體是礦用隔爆型干式變壓器的主要防 爆型式 , 不僅要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度 , 又要有良好的冷卻效果 , 隔爆殼體的設(shè)計(jì)、制造水平直接影響到隔爆變壓器的技術(shù)性能和使用壽命。 目前，生產(chǎn)變頻柜的廠家有很多。 1960 年，克勞夫第一次提出了“有限元法”這個(gè)名稱，標(biāo)志著有限元法早期發(fā)展階段的結(jié)束。馮康的這篇文章不但提出了有限元法，而且初步發(fā)展了有限元法。 有限元法的理論基礎(chǔ) （ 1）模型的選取力學(xué) 平面問題，平面應(yīng)變問題，平面應(yīng)力問題，軸對稱問題，空間問題，板，梁，桿或組合體等，對稱或反對稱等。至于高次項(xiàng)要選取多少項(xiàng)，則應(yīng)視單元的類型而定。求解能夠解答線性和非線性的，靜態(tài)的，動(dòng)態(tài)的，屈曲，熱傳導(dǎo)和勢位能分析問題。 采用有限元法進(jìn)行工程分析的一般流程如圖 所示： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 有限元法工程分析的一般流程 有限元的發(fā)展趨勢 隨著有限元技術(shù)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大 ,其發(fā)展呈現(xiàn)如下特點(diǎn) : （ 1）單一場計(jì)算向多物理耦合場問題的求解發(fā)展 有限元分析技術(shù)應(yīng)用在裝備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造中 ,主要是求解線性的結(jié)構(gòu)問題 ,但根據(jù)火電、風(fēng)電、核電等裝備產(chǎn)品的極端性、復(fù)雜性、多場性特點(diǎn) ,結(jié)構(gòu)非線性 ,流體動(dòng)力學(xué)和耦合場問題的應(yīng)用迫在眉睫 ,如汽輪機(jī)葉片、風(fēng)機(jī)槳葉的流體動(dòng)力學(xué)問題、流固耦合問題 ,重型裝備產(chǎn)品熱加工過程的熱、結(jié)構(gòu)、電磁多場耦合的問題。各軟件公司在網(wǎng)格處理方面的投入也在加大 ,劃分網(wǎng)格的效率和質(zhì)量都有所提高 ,但在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中 ,尤其是專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜產(chǎn)品的分析中還存在問題 ,如網(wǎng)格劃分的自動(dòng)化、網(wǎng)格質(zhì)量檢查的標(biāo)準(zhǔn)化。 隔爆型防爆電氣設(shè)備主要是通過隔爆外殼來達(dá)到防爆目的。變頻器的觀察窗應(yīng)符合 GB — 2021 的規(guī)定。根據(jù)自身應(yīng)用環(huán)境加以選擇。 (5) 干擾通信系統(tǒng)，降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。 有的變頻器內(nèi)置電抗器，有的場合也可不裝電抗器。 對平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意： （ 1） 電機(jī)通常選異步交流電機(jī)。 電氣設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì) 對于每個(gè)變頻控制柜，設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)重點(diǎn)，最能體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)。原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)以上所述的原理規(guī)則，參照變頻控制柜的原理圖，根據(jù)實(shí)際需要，畫出原理圖。一般可以查表格或計(jì)算。加裝吊裝掛鉤。每天工作時(shí)間是 24h，全年連續(xù)工作。 第 6 章 變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 柜體的布局和器件配置 傳統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)方法是以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ)，通過長期設(shè)計(jì)實(shí)踐而形成的設(shè)計(jì)依 據(jù)。 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻柜設(shè)計(jì) 在變頻柜設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮電磁兼容、在柜子內(nèi)部電容組和散熱片擺放、布 線、通風(fēng)散熱等，再利用 501 記 works 把各個(gè)器件裝配到一起時(shí)要考慮電氣間隙和爬電距離。還要仔細(xì)研究和處理各部分的接地，包括電線電纜的屏蔽層接地。過同一接線口時(shí)也要在兩種電纜之間設(shè)置隔離壁，以防止動(dòng)力線的干擾噪聲侵入控制電路，造成變頻器不正常運(yùn)行。 變頻控制柜內(nèi)部基本布局 設(shè)計(jì)變頻控制柜前，既要要考慮變頻柜正常運(yùn)行條件，還要考慮可能發(fā)生的故障 條件以及隨之引起的故障。采用變頻器置于隔爆殼體內(nèi)可以解決對于礦用設(shè)備的隔爆要求，但是由于隔爆殼體內(nèi)都是密封的，空氣流通性非常小，在自然的情況下與外界的熱交換只有通過殼體的擴(kuò)散方式來完成。因其強(qiáng)大的功能、易用性和創(chuàng)新性，在于同類軟件的競爭中逐步確立了市場地位。 SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。新建裝配體，把零件用配合類型裝配到一起。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 焊接方法 焊接技術(shù)主要應(yīng)用在金屬母材上，常用的有電弧焊，氬弧焊， CO2 保護(hù)焊，氧氣 乙炔焊，激光焊接，電渣壓力焊等多種，塑料等非金屬材料亦可進(jìn)行焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當(dāng)電流通過兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑 性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。焊接時(shí)因工件材料焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。 SolidWorks Simulation 節(jié)省了搜索最佳設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和精力，可大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。不考慮螺紋孔的受力，將所有螺紋孔壓縮。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 圖 新建算例 在材料中選擇普通碳素鋼 Q235A， Q235A 的材料特性如下： 圖 Q235A材料屬性 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 由于防爆柜是放在煤礦井下，豎直放置，選擇防爆柜底部進(jìn)行固定約束。施加的水壓為 1MPa，其方向?yàn)榇怪庇诟魇芰Ρ砻妫核灾匦纬傻膲簭?qiáng)可以通過計(jì)算得出，方向也垂直于各受力表面，計(jì)算公式為： P=ρ gh P—— 壓強(qiáng) 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ρ —— 水的比重， 1X103kg/m3 G—— 重力加速度， h—— 受力位置水的深度 圖 外部載荷 對此防爆柜進(jìn)行網(wǎng)格劃分，整個(gè)防爆柜都是將鋼板焊接起來的，不存在橫梁、薄殼等其他結(jié)構(gòu)，并且焊接的結(jié)構(gòu)效果和鋼板的整體材料效果相同，所以只需將其看成實(shí)體進(jìn)行網(wǎng) 格劃分。一般來說，選取單元類型的要點(diǎn)是 :采用解決問題所必須的自由度數(shù)目最小的單元類型。 圖 網(wǎng)格劃分 點(diǎn)擊運(yùn)行，獲得應(yīng)力、應(yīng)變和位移圖 。大幅度提高設(shè)計(jì)制造效率，對提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)水平、快速響應(yīng)市 場、降低成本具有十分重要的意義。 (5) 有限元改變了傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì) —— 制造 —— 試驗(yàn) —— 修改設(shè)計(jì) —— 再制造 —— 再試驗(yàn)”等設(shè)計(jì)制造方法，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。同時(shí)也讓我明白了，學(xué)習(xí)就要學(xué)會(huì)深入，不要三心二意，要學(xué)會(huì)細(xì)心，要有耐心，否則一無所成。還要感謝中北大學(xué)圖書館及圖書館熱情的管理員為我提供豐富的參考資料。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 參考文獻(xiàn) [1] . 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