防爆箱的防爆特性，主要是由殼體的特殊設(shè)計(jì)來完成的，展開對防爆開關(guān)殼體設(shè)計(jì)理論的研討，對防爆開關(guān)的開展非常必要，本文對防爆開關(guān)殼體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)作一討論。 1 引言防爆配電箱的工作環(huán)境，例如用于煤礦的防爆開關(guān)是工作在含有大量甲烷的空氣混合氣體中，當(dāng)甲烷含量到達(dá)5%-16%時(shí)遇700℃的火源將發(fā)作爆炸，當(dāng)甲烷含量在9.5%時(shí)爆炸力zui大達(dá)7.4大氣壓，因而殼體設(shè)計(jì)就以技術(shù)條件所請求的8kg/cm3內(nèi)壓為根據(jù)，剖析殼體受力狀況和強(qiáng)度。 2 殼體設(shè)計(jì)理論根據(jù)防爆配電箱在壓力容器設(shè)計(jì)中，容器在工作失效時(shí)所表現(xiàn)的強(qiáng)度性能、剛度性能、穩(wěn)定性能的三種方式中，zui重要的是強(qiáng)度問題，即在一定的壓力下容器不會(huì)發(fā)作決裂或過量的塑性變形。常用防爆殼體外徑為600mm左右，壁厚為36mm，在工業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算壓力容器中屬于薄壁容器。 2.1 容器在內(nèi)壓下的受力剖析如圖1中所示:σm—軸向應(yīng)力;σQ—切向應(yīng)力;σr—徑向應(yīng)力。由于在薄壁容器中σr相關(guān)于σm、σQ較小，故可疏忽。軸向應(yīng)力（σm）計(jì)算：π（Dn+Dw）/2×tσrm=（πD2m）/4×P式中Dn—容器內(nèi)徑;Dw—容器外徑;P—容器所接受的內(nèi)壓力;t—容器壁厚。由于薄壁容器中Dn、Dw相差不大，可用均勻值D替代，所以上式簡化為πDtσm=（πD2）/4×P得σm=PD/4t （1）切向應(yīng)力（σQ）計(jì)算：如圖1中所示：PsinQdQ·D/2·L=σQ2LtσQ=（PDL·4σQL）∫π0sinQdQ得：σQ=PD/2t （2）1 圓筒形容器受力剖析2.2 防爆配電箱強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度理論又稱為“失效原則"或“失效判據(jù)"。由式 （ 2） 再思索焊縫削弱及附加量等要素，可得:圓柱殼體 t≥（PDm/2[σ]φ－p）+C （3）橢球封頭 t≥（PDm/2[σ]φ－p）·K+C （4）式中:P—設(shè)計(jì)壓力，kg/cm2;[σ]—資料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力;φ—焊縫系數(shù)或應(yīng)力折減系數(shù)（＜1）;C—壁厚附加量cm;K—橢球封頭外形系數(shù)，見圖（2）K=1/6[2+（Dm/2hm）2]2 橢球封頭2.3 平安系數(shù)與許用應(yīng)力確實(shí)定2.3.1 平安系數(shù)關(guān)于炭鋼:資料斷裂平安系數(shù)nb=3.0 ;資料屈從極限的平安系數(shù)nb=1. 652.3.2 許用應(yīng)力確實(shí)定:根本許用應(yīng)力: [σ]g=σb/nb、或[σ]g=σb/nb設(shè)計(jì)許用應(yīng)力: [σ]=Y[σ]g，其中y為毛坯質(zhì)量系數(shù)，鋼板的毛坯質(zhì)量系數(shù)為1。 2.4 強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題2.4. 1 zui高工作壓力與設(shè)計(jì)壓力。設(shè)計(jì)壓力應(yīng)為zui高工作壓力的1.1-1.25倍。作為防爆開關(guān)外殼，防爆規(guī)程規(guī)則設(shè)計(jì)壓力為1.5倍工作壓力。2.4.2 焊縫系數(shù)。焊縫系數(shù)φ是思索焊接對容器強(qiáng)度的削弱，用以降低設(shè)計(jì)許用應(yīng)力的一個(gè)系數(shù)，φ的大小取決于焊縫坡口方式，焊接辦法，焊接工藝及焊接檢驗(yàn)探傷嚴(yán)厲性，關(guān)于雙面焊的對接焊縫，又經(jīng)水壓實(shí)驗(yàn)φ=O.8。2.4.3 壁厚附加量。壁厚附加量C=C1+C2+C3C1為鋼板的負(fù)公差，根據(jù)板厚、取值在0.2-0.5mm;C2為加工中的工藝減薄量，由于防焊殼體為冷卷，冷校，故Cl=O;C3為腐蝕裕量，由于殼體不裝腐蝕物體，故C3=0。 3 防爆箱殼體設(shè)計(jì)歸結(jié)如前所述，薄壁容器的壁厚可由（3）.（4）式得出:由于普通殼體封頭中Dn/2hn接近于2,K 接近1，所以（3）,（4）式可歸結(jié)為一式t≥[PDn/（2[σ]φ－P）]+C防爆配電箱依據(jù)防爆殼體的根本特性（φ=0.8—0.9,C可取0.2—0.5mm，這樣得:t≥[PDn/（1．6[σ]－P）]+0．4又對A3鋼板[σ]可取1450kg/cm2;對礦用防爆開關(guān)P=1.5×爆炸力，即P=12kg/cm2.則t≥（12Dn/2308）+0．4=（Dn/192）+0． 4 （5）因而可將（5）式做為設(shè)計(jì)防爆殼體壁厚的參考公式，該式已在多項(xiàng)設(shè)計(jì)中得到了考證
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