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矿井通风机是保障矿井安全生产的重要设备,工作环境恶劣且复杂,导致通风机故障的形式多种多样。由于其故障机理相对复杂,故障类型与故障征兆之间存在严重的非线性关系,本课题在已有的故障诊断方法基础上提出了基于刚柔耦合动力学建模的通风机故障分析新方法。针对通风机不同的故障类型分别进行仿真分析,为通风机故障特征提取和诊断提供新的思路。 针对通风机故障类型多的特点,为使研究具有代表性,选取故障率较高的叶片故障和平行不对中两类典型故障,其中叶片故障包括断裂、磨损以及复合故障三种,通过虚拟样机软件ADAMS对其进行仿真分析,主要研究内容包括: (1)通风机三维实体建模。根据轴流通风机的实际组成,运用三维建模软件CATIA对通风机各个部件进行建模,同时对叶片进行参数化设计,建立正常和故障叶片模型,装配得到通风机的三维实体模型。 (2)通风机叶片柔性化。运用有限元分析软件HyperWorks对叶片进行柔性化处理,并通过对叶片进行几何清理、网格划分、约束施加以及模态分析等,得到正常和故障叶片的固有频率和相应振型,最终导出叶片模态中性文件即ADAMS中的柔性体叶片。 (3)建立通风机刚柔耦合模型。ADAMS中导入通风机三维实体模型得到了通风机刚性模型,通过设置材料参数、添加运动副、施加外部载荷后,将刚性叶片替换为叶片模态中性文件,生成通风机的刚柔耦合模型。 (4)通风机运行仿真及故障分析。对仿真模型进行仿真设置,测得轴承上的径向速度和加速度仿真曲线。对比速度和加速度的时域曲线,并对其进行FFT变化得到频域曲线,提取相应的故障特征。同时对通风机叶片故障和平行不对中故障进行理论分析,对比仿真信号特征和理论特征,其特征频率基本一致,验证了该方法的可行性。