新型矿用隔爆型变压器箱体的数值模拟分析与研究

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，同时可以方便地对构件作反复修改，达到优化结构的口的。 矿用隔爆变压器是煤矿井下综合机械化采掘设备的配电电源装置，其关键部件箱体的设计一直制约着容量大、电压高的大型变压器的开发与制作。箱体必须有足够的强度和刚度，以防止万一变压器发生爆炸时，能承受其盼间产生的强大的爆炸力。箱体在传统的设计中，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。因此，在某种有限元软件的支撑下，对变压器箱体进行受力分析，检验其强度和刚度是否满足要求，对提高变压器箱体的设计技术水平、快速响应市场、降低成本具有十分重要的意义。而利用有限元对箱体进行受力分析还末见到相关报道。 在此背景下，本文以我校和某变压器厂联合研制的KBSG9-3150矿用隔爆型变压器作为研究对象，对其箱体进行了有限元分析。完成的主要工作包括:(1)探讨了有限元的基本原理;(2)利用二维建模软件SolidWorks对箱体进行了实体建摸;(3)利用有限元分析软件COSMOSDesignSTAR刘一箱体进行了非线性静态分析，通过分析计算，显示出箱体的变形情况，同时可以得出箱体上任一位置的应力值和位移值。并针对每次计算结果，对箱体结构进行了适时改进;(4)提出了一种新的合理的箱体法兰和螺栓校核方法。 为了验证分析计算的正确性，对箱体进行了水压试验，通过比较，发现FEM计算结果与试验结果基本接近，由此可见，FEM结果是有效的和可靠的，为变压器箱体的设计和制造提供了科学依据。