瓦斯爆炸冲击波作用下快速复位防爆门的动态响应特性研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dmf625
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在瓦斯爆炸矿难中,往往由于矿井防爆门发生严重变形而不能及时关闭,使得井下气流与地面空气发生风流短路,矿井无法进行反风,有毒气体无法有效排出而引起大量人员伤亡。因此在发生瓦斯爆炸后,如何最大限度发挥防爆门的安全作用便显得十分重要。现有针对瓦斯爆炸及其次生灾害的发生规律及机理的研究比较多,而针对瓦斯爆炸冲击波与防爆门之间的相互作用方面的研究较少。因此,本文研发一种可快速复位的防爆门,深入研究其在瓦斯爆炸冲击波作用下的动态响应特性,对提高矿井防灾技术水平,最大限度减少瓦斯爆炸灾害的损失具有重要现实意义。论文的主要工作包括以下几个方面:  (1)分析了瓦斯爆炸冲击波的形成及作用机理,冲击波间相互作用,影响瓦斯冲击波爆炸强度的控制因素,并对相关的爆炸实验参数进行了计算。  (2)根据防爆门系统设计方案要求,在充分考虑矿井灾变时期如何利用原有防爆门结构、降低成本、提高灵活性等因素的基础上,对防爆门整体结构、快速开启子系统、快速复位子系统、电控子系统以及防爆门密封子系统进行了设计。新型防爆门除具有原有风井盖的基本功能之外,还能满足快速复位的特别要求,同时防爆门的设计既考虑对原风井盖的罩盖、密封、固定,还考虑到移动、对接和锁紧。新型防爆门在原防爆门因瓦斯爆炸被冲击破坏后,矿井进行反风时,能迅速将备用防爆门准确移动到位,并且能可靠的固定、锁紧。  (3)建立了防爆门动力破坏模型,该模型特别适用于金属板的动力响应模型,能够反映防爆门在高应变率作用下的特征行为,可预测爆炸冲击载荷作用下防爆门结构的响应。  (4)在CH4体积浓度为化学当量比浓度9.5%条件下点火后,爆炸冲击波压力为26KPa时防爆门开始打开,当开度为12°时压力达到峰值782KPa。防爆门开启初期,由于防爆门开启角度小,气流积聚使得压力会持续升高。但在38ms后,由于防爆门开度超过12°,所积聚的压力得到足够释放,压力开始逐渐下降。  (5)由于压力波对防爆门的初始压力较小,防爆门在刚开启时角加速度较小,开启速度较慢。之后由于压力升高,角加速度随之增大,开启速度增加较快。在满足材料强度前提下,应尽可能减小防爆门及配重的质量,从而提高防爆门开启速度,这样爆炸气流可以得到快速释放,防止压力过高。  (6)在防爆门结构改进前,在模拟工况(瓦斯浓度为9.5%)时的最大应力为230MPa,接近钢的许用应力245MPa;在防爆门结构改进后,防爆门所受最大应力为189 MPa,小于钢的许用应力245MPa,最大弹性变形为32.2 mm,未发生塑性变形,说明改进后的防爆门结构设计合理,快速防爆门整体可靠性符合要求。  本文设计和研究了一种矿井瓦斯爆炸泄压后能快速复位的防爆门,为解决现有矿井防爆门在瓦斯爆炸中发生严重变形而不能及时关闭的问题提供了新的设计思路、研究方法和理论支撑,丰富了防治瓦斯爆炸灾害的技术手段。
其他文献
水稻是我国重要粮食作物,我国每年因虫害损失的水稻产量巨大。为达到高效、低施的目的,要求植保机械“因虫施药”作业。光谱检测技术具有无损、信息量大、速度快等优点,具备进行
磨机是矿山选矿中使用的重要设备,内部衬板由于长期经受磨体和物料的冲击,极易被磨损破坏,实际工程中,矿企会视衬板磨损破坏情况定期更换衬板。国内矿企普遍采用吊装作业方式
营商环境是一个国家和地区的重要软实力,能够彰显一个国家、一个区域的核心竞争力.党中央、国务院高度重视营商环境的改善和优化.大数据时代的蓬勃发展,为营商环境的不断持续
本次研究的主要目的是为了探究出超高效液相色谱法检测白酒中乳酸含量的方法.在本次试验当中,主要采用的是超高效液相色谱法,对白酒当中的乳酸含量进行试验设定.试验中先对试
学位
三维测量技术在逆向工程、产品检测等领域有着非常广泛的应用前景,但是现有的三维测量技术在测量的实现、点云数据的拼接等方面存在诸多的发展制约。本文利用步进电机的细分