可移动式救生舱舱门的结构设计及研究

摘要

可移动式救生舱是通过吊装、牵引等方式实现移动，以满足井下采掘作业要求的一种能提供密闭空间的避险设施。可移动式救生舱共有三道舱门:第一道门采用向外开启的防护密闭门，第二道门是密闭门，第三道是应急逃生用的逃生门。这三道舱门是可移动式救生舱的关键部件，因此保证舱门的密封性和抗冲击能力以及隔热性便成为救生舱设计研究的重中之重。
　　本文首先以KJYF-96型号的矿用可移动式救生舱为研究基础，对此型号的救生舱舱门进行了结构改进设计。根据应用环境和救生舱要求，参照已经生产出来的救生舱舱门结构，初步设计了新型救生舱舱门的结构及各组成部分，确定三种舱门结构的形状、尺寸及传动机构与锁紧机构的方式类型，并对传动力和锁紧力进行理论求解;对比分析新型舱门与现有舱门的结构特点，突出本设计的创新之处。
　　其次，对新型舱门进行抗冲击分析。分析矿井巷道瓦斯爆炸冲击波的传播规律，利用AUTODYN模拟瓦斯爆炸对舱门结构的爆炸冲击并对冲击力进行分析;结合ANSYS Workbench模拟救生舱舱门抗冲击过程，对舱门进行应力分析和气密性分析，根据分析结果对初步结构进行优化设计，为今后新型救生舱的设计研究奠定了基础。
　　最后，进行舱门的热力学分析。利用ANSYS Workbench的瞬态热力学方法对舱门的关键传热部件操作手柄部件进行热传导分析，获得该部件的温度变化曲线和温度云图;总结分析操作手柄部件隔热性能不佳的原因，并对操作手柄部件进行结构改进，该项目为救生舱热防护性能的研究提供了理论基础。
　　本文通过对救生舱舱门结构的改进设计和有限元分析，验证了新型舱门结构设计的合理性。该研究成果已成功应用于KJYF-96型可移动式救生舱，不仅为救生舱防护结构的设计及发展提供了依据，也对完善我国煤矿井下安全避险“六大系统”具有积极的意义。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 课题的研究意义

1．2 救生舱的发展

1．2．1 国外救生舱的发展

1．2．2 国内救生舱的发展

1．2．3 舱门的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

2 救生舱舱门的结构设计

2．1 引言

2．2 救生舱概述

2．3 舱门的结构分析

2．4 防护密闭门的结构设计

2．4．1 防护密闭门门扇设计

2．4．2 门框的结构设计

2．4．3 合页组件的结构设计

2．4．4 传动机构的结构设计

2．5 本章小结

3 救生舱舱门抗爆性分析

3．1 瓦斯爆炸流场载荷的模拟计算

3．1．1 瓦斯爆炸研究方法

3．1．2 瓦斯爆炸流场载荷的计算

3．2 防护密闭门的抗爆性分析

3．2．1 分析模块的选择

3．2．2 防护密闭门抗冲击数值分析

3．2．3 后处理及结果分析

3．2．4 新型结构

3．3 逃生门的抗爆性分析

3．3．1 前处理

3．3．2 结果分析

3．4 本章小结

4 救生舱舱门的热传导分析

4．1 热分析概述

4．2 防护密闭门的热传导分析

4．2．1 防护密闭门操作手柄部件的热传导分析

4．2．2 结果分析

4．2．3 手柄部件的新型结构

4．2．4 新型手柄部件的热分析

4．3 逃生门的热传导分析

4．3．1 逃生门操作手柄部件的热传导分析

4．3．2 新型部件的热传导分析

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 创新点

5．3 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录

声明