防爆箱殼體強度描述

防爆箱的防爆特性，主要是由殼體的特殊設計來實現的，開展對防爆開關殼體設計理論的研究，對防爆開關的發展十分必要，本文對防爆開關殼體的強度設計作一探討。
1 引言防爆配電箱的工作環境，例如用于煤礦的防爆開關是工作在含有大量甲烷的空氣混合氣體中，當甲烷含量達到5%-16%時遇700℃的火源將發生爆炸，當甲烷含量在9.5%時爆炸力zui大達7.4大氣壓，因此殼體設計就以技術條件所要求的8kg/cm3內壓為依據，分析殼體受力情況和強度。
2 殼體設計理論依據防爆配電箱在壓力容器設計中，容器在工作失效時所表現的強度性能、剛度性能、穩定性能的三種形式中，zui重要的是強度問題，即在一定的壓力下容器不會發生破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，在工業設計計算壓力容器中屬于薄壁容器。
2.1 容器在內壓下的受力分析如圖1中所示:σm—軸向應力;σQ—切向應力;σr—徑向應力。因為在薄壁容器中σr相對于σm、σQ較小，故可忽略。軸向應力（σm）計算：π（Dn+Dw）/2×tσrm=（πD2m）/4×P式中Dn—容器內徑;Dw—容器外徑;P—容器所承受的內壓力;t—容器壁厚。因為薄壁容器中Dn、Dw相差不大，可用平均值D代替，所以上式簡化為πDtσm=（πD2）/4×P得σm=PD/4t             
（1）切向應力（σQ）計算：如圖1中所示：PsinQdQ·D/2·L=σQ2LtσQ=（PDL·4σQL）∫π0sinQdQ得：σQ=PD/2t  

（2）1 圓筒形容器受力分析2.2 防爆配電箱強度計算強度理論又稱為“失效準則"或“失效判據"。由式 
（ 2） 再考慮焊縫減弱及附加量等因素，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—設計壓力，kg/cm2;[σ]—材料在設計溫度下的許用應力;φ—焊縫系數或應力折減系數（＜1）;C—壁厚附加量cm;K—橢球封頭形狀系數，見圖（2）K=1/6[2+（Dm/2hm）2]2 橢球封頭2.3 安全系數與許用應力的確定2.3.1 安全系數對于炭鋼:材料斷裂安全系數nb=3.0 ;材料屈服極限的安全系數nb=1. 652.3.2 許用應力的確定:基本許用應力: [σ]g=σb/nb、或[σ]g=σb/nb設計許用應力: [σ]=Y[σ]g，其中y為毛坯質量系數，鋼板的毛坯質量系數為1。
2.4 強度設計中的相關問題2.4. 1 zui高工作壓力與設計壓力。
設計壓力應為zui高工作壓力的1.1-1.25倍。作為防爆開關外殼，防爆規程規定設計壓力為1.5倍工作壓力。2.4.2 焊縫系數。焊縫系數φ是考慮焊接對容器強度的削弱，用以降低設計許用應力的一個系數，φ的大小取決于焊縫坡口形式，焊接方法，焊接工藝及焊接檢驗探傷嚴格性，對于雙面焊的對接焊縫，又經水壓試驗φ=O.8。2.4.3 壁厚附加量。
壁厚附加量C=C1+C2+C3C1為鋼板的負公差，依據板厚、取值在0.2-0.5mm;C2為加工中的工藝減薄量，因為防焊殼體為冷卷，冷校，故Cl=O;C3為腐蝕裕量，因為殼體不裝腐蝕物體，故C3=0。
3 防爆箱殼體設計歸納如前所述，薄壁容器的壁厚可由（3）.（4）式得出:因為一般殼體封頭中Dn/2hn接近于2,K 接近1，所以（3）,（4）式可歸納為一式t≥[PDn/（2[σ]φ－P）]+C防爆配電箱根據防爆殼體的基本特點（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P=1.5×爆炸力，即P=12kg/cm2.則t≥（12Dn/2308）+0．4=（Dn/192）+0．
4 （5）因此可將（5）式做為設計防爆殼體壁厚的參考公式，該式已在多項設計中得到了驗證。防爆空調 www.91sxex.com  防爆箱www.91yzfbdq.com  防爆操作柱www.ansfb.com