基于PLC的矿井通风机控制系统设计（全套含CAD图纸）
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主通风机叶轮叶片的应力应变状态及振动频率v.帕诺娃，E. A. Spiridonov 该 chinakal 矿业学院，科学院，俄罗斯科学院西伯利亚分院新西伯利亚，俄罗斯新西伯利亚国立技术大学。摘要讨论风扇叶片配备可更换活性部分,由于改善置换或活性部分,去除风扇调节强度参数的几何特性，使风机保持广泛的通气模式。关键词：应力应变状态；振动频率；矿井通风机叶轮1.景区简介控制矿井空气纯度的主要途径是稀释和携带采矿诱发的有毒污染物。矿井主扇：现有矿井主扇是不经济的，交流并且敏感；他们花了太多的空间，位于地表，在等缺点，不适应矿井通风方式的变化时。在一个通风网络单元或大部分的运行时间的一个矿井主扇低技术经济性能缺乏适应性的结果；否则，矿井主要通风机，运行几年后，就不能服务这个特定的通风网络，因此，网络新煤矿风机工作或施工通风改造是必需的。在研究俄罗斯的实际矿山通风网络参数的行为，乌克兰和哈萨克斯坦（如库兹涅茨克和顿涅茨克煤盆地，及其他） ，代表统计为期 9 至 10 年已收集和处理。基本指标的选择研究参数的变化率，除测定作为一个参数，其前的时间间隔值和以后的时间间隔值的比值，时间长度的变化。发现通风参数变化的参数在矿山的时间是不恒定的，速率是不同的，在不同的流域，在很宽的范围内变化，平均容量 VQ = 4.5 - 15.4%每年用于风扇和VA4 种通风网络的有效口 5.5%。因此，如果所需的风机容量增加了每三个月0.9%（QV = 1.009） ，或每年 3.8%，然后风扇储备（10%）将工作不到三年，和风扇的性能不足会延缓开采业务发展。提高矿井主扇表明适应性能力可能为风机提供所需的范围不同方法的分析（十次以上）和压力（五倍高）利用改进的轴流风机有可能重新从风机叶轮的位置或多个叶片去除。在轴流风机空气动力研究，控制导管在该 CHINAKAL 矿业学院，科学院俄罗斯科学院西伯利亚分支，表明它是唯一可能的解签可更换，双轴流风机扩大在坐标 Q-P 可能合理模式的地区片叶。为了达到目标，系列 VO，配有可更换（可适应不同的通风网络标准）和旋转叶片在运行，从而降低其操作铝连续控制（见图 1：在 B to B”；从 到” ；从 到 ” ） 。在这种情况下，风机调整参数的变化是在播出交流完成更换或去除一些叶片在模式一，B-B 或 C-C ，在通风网络中，空气阻力的变化在 R1，R2 和 R3，分别为（参见图 1） 。双片叶片的轴流风机的旋转底座与一根固定设计，两个特殊的葛法指示叶片和连接带保持所需的叶片刚度。双片叶片对异形叶片有利于（1）的弯曲和扭转的时刻，岑 TRIFUGAL 力量相对风扇的旋转轴的总消除；和（2）大大简化制造工艺。图 2 和图 3 显示中心 TRIFUGAL 内力和弯矩影响的双重计算方案，轴流风机叶片片。双片叶片设计 1 为风扇设定参数（压力、容量等） ，另外考虑到离心-零力矩要求的叶片， 2 加力量，这是通过确定群众 1 和 2 叶片的中心，整个叶片对群众的中心在 Z 轴：时刻 MZ 是零。图 1。风机的气动特性，模型 vo 21K，在旋转频率为 1000（1500）转，在 zimp = 8 = 4 zimp 量叶片，安装在风机叶轮的气动方案根据 am-17a（1 和 1，高压）和 am-19a（2 和 2，大容量） ，在距 = 15-50和空气电阻 R1，R2 和 R3。图 2。对风机叶片矩的计算方案：X，影响叶片力相对于轴 X，OY，盎司，分别 MZ 的时刻；叶轮旋转频率；1 和 双中心点刀片的群众；-叶片的螺距图 3。影响风机叶片的力计算方案。影响叶片的力图在图 3 中给出的坐标，在 ，Z，它是假定的合力是在点 2 ，逆时针旋转，如果从吸入的方向看，和牛的方式投影,是由叶片的牵引力和叶片转动阻力 Dru。组件 的力量 ,主要气动性。OM 的方式投射 DP 的力量,受惯性影响叶片的力（离心） 。气动力 Dru 和 产生扭曲和弯曲的时刻，而离心力产生的拉伸作用 DP 和扭矩叶片上。 和 DP，DP 产生的离心力对叶片支架组最高负荷、叶轮和叶片转动机构的权力。相对于转子轴的旋转轴的叶片质量离心部件从公式计算使叶片更换简单，例如，当与其它气动特性的叶片需要增加矿井主要通风机压力或容量，叶片的设计单位已经修改：底座和叶片单元更换部分固定用螺栓式连接（图 4） 。其中：Q（ t）- 时变负荷每单位长度的叶片；qcons 恒载荷对叶片；的时变负载每在频率 F =市凯安捷叶片单元长度 qkz 振幅；2 NT 角坐标叶片旋转角度 状态。可靠性是保证叶片通过（1）他们的足够的结构强度， （2）无共振现象对非平稳接触，反应如转子转速、振动等的通风网络，在第一种情况下，它需要在一个叶片承受的许用应力，考虑强度极限和所用材料的负荷因素；由于实现安全调整叶片的振动频率的激振力作用下，第二目标，可能的共振作用下的动应力消除危险。解决上述工程任务的主要途径是优化叶片设计变量，以保证强度和频率。随着经典的方法，如材料的选择和在紧张的成员叶片截面的变化，在双片叶片的情况下，有一个额外的选择压力和频率的连接带，加劲板的参数数值建模方法的控制等。图 4。风扇叶片适用单位：VO 系-可放置部分；根固定 b-rotary；1-blades；2-connecting 表带； 3-stiffening 板；4-opening 的螺栓式连接； 5-带和叶片夹具点；在根固定 6-keyseat。上述设计中的一个刀片单元，但在可更换的部分，进行了分析，虽然影响的螺栓连接的类型的连接的强度和共振的刀片单位，超出了分析。本文作者进行了适应性叶片的应力应变状态和频率，和螺栓式连接可更换部件和基板之间的应力应变状态；这里的首要条件是一个叶片单位所有成员平等的优势，调整激振力在已知频率。强度计算不同结构的普遍使用，可以成功地习惯了电子和计算机技术的发展以及允许复杂对象计算的有限元方法，包括几何、载荷分布的分析设备，是由材料的边界条件和物理特性。应力应变状态的分析，在问题的频率和振动用 ANSYS 程序，三维建模和有限元建模。叶片被分成四个单元的三维有限元。锚杆支护模型涉及零位移和旋转离心力计算征收；自动，通过一个特殊的选项设置。作为一个结果，应力-应变状态图，得到了给定的设计叶片单元和叶轮直径为 2100 毫米，2400 毫米，3000 毫米，3600 毫米，4300 毫米，毫米和 5000 毫米和旋转频率范围从 375到 1500 转的风扇。对于每一个维度类型的球迷，作者已经确定了以下特点：1）高效几何特性和旋转底座的加劲板数量；2）允许厚度的材料片来制造叶片和连接带；3）连接带的允许宽度；4）应力应变状态和叶片单元的频率：分别为可更换部件和底座；5）刀片单元的应力- 应变状态及频率。下面的表 1 给出了分析的数据连接带的宽度的影响，给出了叶片的宽度相等，在叶片单元的应力应变状态和频率上安装 4300 毫米的速度 = 600 转叶轮直径的风机模型 vo-43k。在计算截面上，连接带的宽度是不同的，在计算截面上的叶片的弦长的百分比；下面的带宽度-到和弦长的比例比例进行了分析：52%，68%，73%，84%，94%。已发现的极大应力出现在键槽的根固定（ 6 图4） ，或在 strap-2 / 3 的叶片长度的固定点从基地（ 5 图 4） ，表 1。连接带宽度对叶片的应力-应变状态的影响。从表 1 中，当连接带宽度减小，叶片的单位重量越低，从 5 公斤到 9 公斤，并在根固定减少键槽的离心力和应力。在计算截面的条带宽度和叶片弦长之间的比例一定的值后（即 68%） ，最大应力在带固定点观察；在进一步 DIMINU 等连接带，最大应力和最大位移的增长也在叶片的尖端。对叶片单元的自由振动频率的分析表明，在比例是带宽度、94%、叶片弦长之间的第一、第二和第三免费的频率为 26.6 赫兹，89.5 赫兹和 115 赫兹；52%种由 26.3 赫兹的比例相同，91.8 赫兹和 111.7 赫兹，分别。可以看出，频率无显着差异，以及所需的调谐共振的实现。强度评估包括安全系数的计算：n = ABS / 应用。为分析叶片单位球迷 VO，安全系数的范围从 1.4 到 4.5。据俄罗斯联邦标准的矿井风机的设计，对叶片型线的偏差（的技巧） ，叶环和引导叶片的名义支持文件应不超过 0.002 的公称直径风机叶轮。因此，叶片的允许偏差为一个风扇叶轮与直径为 4300 毫米的直径为 8.6 毫米，和最大位移是在限制范围内（参见表 1） 。它上面已经说了，振动的主要原因，在刀片单元的风扇转子的自由振动频率和可变空气动力平衡通风网络平衡。气动流非干扰的条件是由不稳定的电阻网络。流的扰动行为已得到充分的研究，和充足的实验结果提供的证据表明，流动扰动范围位于子低频率（ 103 - 102 Hz） 。因此，通风网络的振动的影响是低的相比，与转子速度的影响（表 2） ，可以从计算中提取。所完成的测试表明，与可更换的刀片单元，以满足每一个需求的强度和耐久性，即，这样的刀片单位站允许的应力，位移和共振调谐-在第一三个振动频率。2.结论叶片单元，配备可更换的活性部位具有足够的安全系数的容许应力，位移和共振屯出在第一个三的振动频率。轴流风机通过更换或风扇叶片的活性部位的去除效率的适应性，设计了根据不同的气动方案，有利于通气模式广泛被maintaned 应用。3.致谢工作是在财政支持下执行的。引用联合国彼得洛夫， “主轴流通风机具有更高的适应性、可维护性和可靠性， “继续下第二十二
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