矿用电机车蓄电池电源箱有限元分析_3358.docx

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矿用电机车蓄电池电源箱有限元分析

程奉玉

（山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590）

摘要：因工作条件和使用环境的苛刻性，对矿用电机车蓄电池电源箱的密封性能和应力分布进行了有限元分析。基于

ANSYS，讨论了预紧变形对电源箱内应力分布以及电源箱箱体与盖板之间缝隙量的影响规律。计算结果表明：随着预紧

变形量的变大，电源箱连接螺栓处的内应力明显增加；而箱体和盖板之间内侧的缝隙量也得到了降低

。

关键词：防爆电源箱；密封性；强度；有限元分析

中图分类号：TD44文献标志码：A文章编号：1002－2333（2014）

05－0109-02

FiniteElementAnalysisofStorageBatteryPowerBoxinMiningElectricLocomotive

CHENGFengyu

（CollegeofMechanicalandElectronic,ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266590,China）

Abstract：Asfortheminingelectriclocomotivestoragebatterypowerboxworkinginharshenvironment,thesealing

andstressesdistributionofthestoragebatterypowerboxareanalyzed.BasedonANSYS,theinfluenceonthegap

betweentheboxcoverandtheboxbodycausedbythepre-displacementisdiscussed.Numericalresultsshowthatwith

theincreasingofthepre-displacement,theinnerstressesintheboltincreasesobviously,andthegapdecreases.

Keywords：explosion-proofpowerbox;sealing;strength;finiteelementanalysis

0引言文件，然后通过Read命令组装成分析模型，如图1所示，

蓄电池电源箱结构设计是否合理是隔爆型电机车的图中A点是箱体与盖板接触面长边外侧点，B点是箱体

关键所在。周伟锋［2］针对蓄电池充放电有氢气析出情

［1］

与盖板接触面长边内侧点，C点是箱体底部中心点，D点

况，从煤矿用隔爆型电机车蓄电池电源箱的结构设计入是箱体与盖板接触面短边内侧点

。

手，提出了解决问题的方案。蓄电池电源箱不仅需要隔爆2载荷施加及边界条件处理

性能，能够有效阻止内部的爆破压力向壳体外部爆炸性爆破试验电源

螺栓螺母

盖板

混合物传播，设计的壳体能够承受1MPa的试验压力，还箱壳体要承受

1MPa

要具有耐爆性能，即使内腔发生爆炸，壳体也不会发生明的试验压力，所以在

D

A

B

显的变形或破裂。研究蓄电池电源箱应力强度分布和箱箱体内部表面施加

体与盖板之间的密封性能，具有重要的工程意义。巩利萍1MPa的分布压力

。

箱体

等［3］将弹塑性力学理论应用到矿用隔爆型圆筒外壳的设箱体与螺栓头、箱体

计。有限元分析中，将圆筒外壳作为一个整体来研究，未

考虑壳体和壳盖的配合联接，计算结果与实际情形有所

与盖板、盖板与螺母

之间存在接触，建立

C

图1蓄电池电源箱分析模型

出入。本文以某研发电源箱为例，对组成蓄电池电源箱的它们之间的接触对

。

箱体、盖板和螺栓螺母分别建模，考虑三者之间的配合关在箱体与盖板接触

系，研究预紧变形对箱体与盖板之间缝隙量和电源箱强处的螺栓上创建预

度的影响规律，以期对蓄电池电源箱的结构设计提出有紧单元并通过

Sload

益建议。本文的主要技术要点包括模型装配技术、接触问命令施加预紧位移

。

题、预紧单元创建和预紧变形量的施加等问题在模型的对称边界

。

1电源箱结构分析与建模施加对称约束，在坐

图2电源箱受力和约束图

电源箱为长方体结构，由箱体、盖板和螺栓螺母三部标原点即图1中的

分组成，箱体和盖板之间的密封由施加在螺栓上的预紧C点施加全约束，如图2所示

。

作用来实现。考虑其结构的对称性，有限元分析时只需建3分析结果与讨论

立电源箱的1/4模型即可。箱体