防爆箱殼體強(qiáng)度描述

防爆箱的防爆特性，主要是由殼體的特殊設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，開展對防爆開關(guān)殼體設(shè)計(jì)理論的研究，對防爆開關(guān)的發(fā)展十分必要，本文對防爆開關(guān)殼體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)作一探討。
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)甲烷含量達(dá)到5%-16%時(shí)遇700℃的火源將發(fā)生爆炸，當(dāng)甲烷含量在9.5%時(shí)爆炸力zui大達(dá)7.4大氣壓，因此殼體設(shè)計(jì)就以技術(shù)條件所要求的8kg/cm3內(nèi)壓為依據(jù)，分析殼體受力情況和強(qiáng)度。
2 殼體設(shè)計(jì)理論依據(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)定性能的三種形式中，zui重要的是強(qiáng)度問題，即在一定的壓力下容器不會發(fā)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(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)壓下的受力分析如圖1中所示:σm—軸向應(yīng)力;σQ—切向應(yīng)力;σr—徑向應(yīng)力。因?yàn)樵诒”谌萜髦笑襯相對于σm、σQ較小，故可忽略。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—容器所承受的內(nèi)壓力;t—容器壁厚。因?yàn)楸”谌萜髦蠨n、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(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 圓筒形容器受力分析2.2 防爆配電箱強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度理論又稱為“失效準(zhǔn)則"或“失效判據(jù)"。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(shè)計(jì)壓力，kg/cm2;[σ]—材料在設(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—橢球封頭形狀系數(shù)，見圖（2）K=1/6[2+（Dm/2hm）2]2 橢球封頭2.3 安全系數(shù)與許用應(yīng)力的確定2.3.1 安全系數(shù)對于炭鋼:材料斷裂安全系數(shù)nb=3.0 ;材料屈服極限的安全系數(shù)nb=1. 652.3.2 許用應(yīng)力的確定:基本許用應(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)定設(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是考慮焊接對容器強(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形式，焊接方法，焊接工藝及焊接檢驗(yàn)探傷嚴(yán)格性，對于雙面焊的對接焊縫，又經(jīng)水壓試驗(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，依據(jù)板厚、取值在0.2-0.5mm;C2為加工中的工藝減薄量，因?yàn)榉篮笟んw為冷卷，冷校，故Cl=O;C3為腐蝕裕量，因?yàn)闅んw不裝腐蝕物體，故C3=0。
3 防爆箱殼體設(shè)計(jì)歸納如前所述，薄壁容器的壁厚可由（3）.（4）式得出:因?yàn)橐话銡んw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(jù)防爆殼體的基本特點(diǎn)（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）因此可將（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)中得到了驗(yàn)證。防爆空調(diào) www.91sxex.com  防爆箱www.91yzfbdq.com  防爆操作柱www.ansfb.com