救生舱壳体优化设计论文

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1救生舱壳体结构

当井下发生瓦斯爆炸等突发情况时，无法及时安全升井的井下人员，可以在救生舱内坚持若干小时，等待外部救援。救生舱壳体由过渡舱、生存舱和隔离舱门组成。为了便于下井安装，救生舱壳体带多个法兰，并通过螺栓连接而成，其中过渡舱作为人员进出的通道；生存舱作为避灾人员躲灾休息的场所，可抵御外部瓦斯爆炸带来的冲击波；隔离舱门将过渡舱与生存舱隔开以免进人时有害气体进入生存舱。

2矿用救生舱壳体建模及有限元分析

2．1救生舱壳体的几何模型

目前救生舱壳体结构有2种：①顶面为圆弧形，底面为矩形；②顶面和底面均为矩形。其中顶面和底面均为矩形的救生舱壳体结构具有较强抗爆能力，所以本文针对此进行研究。根据壳体各部分结构对有限元分析结果的影响程度差异，本文对救生舱壳体结构的三维几何模型进行了一定简化，救生舱整体结构依据壳体实际尺寸进行建模，细小部件合理简化，保留主体结构特征。建立的救生舱壳体几何模型。

2．2救生舱壳体的有限元模型

救生舱壳体和其他主要零部件材料分别为Q345和Q235，进行数值模拟时采用弹塑性材料模型。

3方形救生舱壳体模型优化

当方形救生舱壳体前、后侧都受到瓦斯爆炸冲击波作用时，舱门和观察窗都会受到不同程度的变形和破坏，此时逃生人员要想从舱内逃出就很困难，因此当舱门和观察窗都失效时，设置逃生窗是必须的。位于舱壁上的逃生窗为防爆密闭窗，它要求能够承受高温、高压和耐冲击，同时要求具有很高的阻燃性能，因此其钢板要厚，要有岩棉隔热，且要求在舱里和舱外均可开启和关闭。

4结语

本文在对救生舱壳体结构的组成及有限元数值模拟分析方法研究的基础上，建立了符合我国煤矿瓦斯爆炸实际情况的救生舱壳体抗爆冲击性能数值模拟计算分析方案，包括救生舱壳体几何模型、材料模型、单元类型、载荷大小及施加方式等，利用有限元ANSYS软件对方形壳体结构进行数值模拟计算及分析，并对其进行优化及模拟计算，为高抗爆性能和低成本的救生舱舱体研发提供了一定的理论依据。

作者:郭佩宏焦国太韩晶郑超单位:中北大学