隔爆外壳的设计

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1、隔爆外壳的设计防爆电器丛书刘让编著二零零七年八月浙江乐清刘让编著一概述防爆产品的外壳设计，特别是隔爆型外壳的设计已有许多方法，本文想从理论基础说起，尽量避免繁琐的高等数学的计算，并简化计算以达到实用性强、易掌握的目的。使防爆产品的质量有更大的提高。本文主要针对从事防爆产品设计和防爆外壳工艺的技术人员，并具有中专学历以上的人员学习，1.隔爆参数的设计；2•外壳强度的设计。外壳的隔爆参数主要是指隔爆结合面的形式、隔爆面间隙和结合面的宽度以及结合面的粗糙度等，这些参照GB3836的有关内容正确选择就可以。近年来，随着技术的发展，方壳和快开门结构使

2、用越来越多，外壳主腔使用螺钉紧固逐渐减少（但在厂用防爆产品中仍用的较多），矿用产品螺钉紧固方式大多用于接线箱和一些小产品中，因此新的结合面紧固方式也是外壳设计的主耍部分。外壳的强度设计，是如何用最少的材料设计出强度足够的隔爆外壳,这也是许多专家研究的课题，至今尚未见到一种成熟而乂精确的计算方法，设计中采用经验数据较多，有的通过试验来验证，浪费材料和裕度过大是常见的。二外壳设计的理论基础1虎克定律PL公式△L?EA杆受拉力纵向伸长△!_二UL—L（图1）1e?LLP轴向力A杆的横截面E弹性模量MPaEA杆的抗拉（压）刚度这样虎克定律的另一表达

3、式2低碳钢试件的拉伸图（1）标准试样（图2）L工作段？e=EP。杆中的正应力（拉为正，压为负）A在这一长度内任何横截面上的应力均相同L=10d或L=5dL=11.3.或L=5.65（2）低碳钢试样的拉伸图（图3）I弹性阶段II屈服阶段PLAL?oEA试件长度急剧变化，但负载变动小。III强化阶段要继续伸长，所需要克服试件中不断增长的抗力，材料在塑性变形中不断发生强化所致，这阶段塑性变形。IV局部变形阶段试件伸长到一定程度后，负载读数反而逐渐降低,出现”颈缩”现象，横截面急剧减小，负载读数降低，一直到试件拉断。（3）卸载规律在强化阶段如果终止

4、加载，在终止加载过程中，负载与伸长量之间遵循直线关系，此直线be和弹性阶段内的直线oa近似平行，这过程为卸载，并将卸载时负载与试件的伸长量之间遵循的直线关系的规律称为材料的卸载规律。（图4）由此可见，在强化阶段中，试件的变形实际上包括了弹性变形ALe和塑性变形ALs两部分，在卸载过程中，弹性变形逐渐消失，只留下塑性变形。若重新加载，仍从c点开始，一直到b点，然后沿原来的曲线。3若对试件预先施加轴向拉力，使之达到强化阶段，然后卸载，则再加负载时，试件在弹性范围内所能承受的最大负载将增大，这称为材料的冷作硬化现象，这可用来提高材料在弹性范围内所

5、能承受的最大负载。比例极限：A点以下，应力和应变成止比，符合虎克定律op弹性极限：弹性阶段最高点B,是卸载后不发生塑性变形的极限oeop与oe数值相差不多，可统称弹性极限。屈服极限：屈服阶段。有幅度不大的波动，最高点C应力为屈服高限，D点为屈服低限。从试验结果可知，屈服低限较为稳定，故称为屈服极限os强度极限：强化阶段的G点为最高点，此点应力达到最大值，称为强度极限ob对低碳钢来讲，极限应力：os,ob是衡量材料强度的两个重要指标。延伸率：?L?LlX100%（L=10d时）LL1拉断后的杆长；L原长4泊桑比U横向线应变£/,在应力不超过比

6、例极限op时，它与纵向线应变的绝对值之比为一常数。?'u=I••■?■3术语和公式（1）挠度：轴线上的点在垂直于X轴方向的线位移u称为该点的挠度。横截面绕其中性轴转动的角度&称为该截面的转角。（图6）（2）梁（把钢板当成两端被固定支撑的梁）在弯曲时，在横截面上既有拉应力也有压应力，在中性轴为对称轴时，拉压应力在数值上相等。M(3)弯应力：omax=WZ对圆形截面抗弯矩对矩形截面抗弯矩三经验公式外壳的强度问题，归根结底是外壳壁厚的计算，51WZ=Jid332127)WZ=bh(图6筒休外壳壁厚的计算：PDe??C230???P式中：8

7、:筒壁厚mmP：容器工作压力MPaDe：容器内径mm<1)：焊缝强度系数De=400-500mm采用人工单面焊接取<1>=0.7De^600mm采用人工双面焊接取©=0.95［。］：许用拉伸应力［o］=ob/nob材料的强度极限n：安全系数取3.5C：为弥补钢板负公差所增加的厚度钢板厚度在20mm以下取C=l；厚于20mm取C=0这一公式是大容器的经验公式，在防爆电器中壁厚大于20mm的很少，所以系数C要酌情考虑。四大型矩形外壳的计算基础1考虑材料塑性时梁的极限弯矩一般的计算考虑材料是在弹性范围内工作，我们需要要进一步研究材料在受到弯曲时的

8、最大正应力达到材料屈服极限以后的弯曲问题。ob=380-400MPa(Q235)6由以下分析可知，对于塑性材料制成的梁，以此［W］为梁的容许弯矩在强度方面尚未发挥材料的潜力。把低