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爆炸性环境用防爆电气设备隔爆外壳强度校核计算

2017-05-02 13:07:27 温州海得利电气 阅读

山西煤炭爆炸性环境用防爆电气设备隔爆外壳强度校核计算宋恩泽(煤科总院太原分院)同结构形式的隔爆外壳强度校核方法。

  目前,煤矿、化工等有易爆危险的场所使用最多的防爆电气设备是隔爆型电气设备。隔爆型电气设备所必需的防爆性能不是由设备内部的电器元件来实现的,而是通过隔爆外壳来实现。

  隔爆外壳必需具备如下特性:a.隔爆性,即当壳内发生爆炸时,隔爆外壳应能阻止内部的爆炸向外壳周围的介质传播b.热传导性,即应保证正常运行和壳内发生爆炸时,外壳的表面温度低于周围介质的引燃温度c.耐爆性,即隔爆外壳要求具有一定的强度,必须能够承受内部的爆炸压力而不发生明显的变形或破裂。

  理论和实践证明,实现隔爆外壳的隔爆性能主要是按照防爆标准GB3836.2 83《爆炸性环境用防爆电气设备,隔爆型电气设备d》第6章的规定,通过严格控制隔爆接合面参数来实现的。隔爆外壳的热传导性可通过限制正常运行和事故状态下壳内电器元件的温升来实现。所以,隔爆外壳设计者所面临的关键问题是如何实现隔爆外壳的耐爆性,即应具有的强度。隔爆外壳的结构繁多,且其强度计算属于超静定解法,用常规的材料力学方法是难以奏效的,因而,关于隔爆壳体的强度计算目前尚无统一的方法。本文根据弹性力学的有关结论和材料力学的超静定解法,并结合本人实践经验,探讨了以下几种不同结构形式的隔爆外壳强度校核方法。

  1薄壁圆筒状结构的强度校核以图1所示的结构为例。当产生爆炸时,内部受到来自各个方向的均匀作用力p作用,如以圆筒的纵向和横向截面从筒壁上截取单元体ABCD,则这一单元体受到两个方向的拉伸作用,拉伸应力式中:D―――圆筒直径,mmp―――内壁上内压力,M Pa.

  因为作用于内壁上的内压力p和外壁上的大气压力都远小于σ′和σ″,所以可认为在第三个方向上的应力等于零。

  根据第四强度理论,相当应力为:①作者简介:宋恩泽,男,1968年生,大学,煤科总院太原分院,工程师,030006若σ[σ](许用应力),则校核通过。

  2椭圆旋转体的强度校核以图2所示的结构为例。

  式中:a―――长轴之半,mm因作用于内壁上的内压力p和外壁上的大气压力都远小于σb,所以可认为在第三个方向上的应力等于零,对于椭圆旋转体,最大应力点位于a =0的位置。

  根据第四强度理论,相当应力为:若σ3周边刚性固定的圆形薄板的强度校核以图3所示的结构为例。根据弹性力学计算,最大应力点位于圆形薄板的周边。

  板上表面处的径向最大弯曲应力为:式中:r―――圆板半径,mm .

  在第三个方向上,因作用于内壁上的内压力p和外壁上的大气压力都远小于σ和σ可认为在第三个方向上应力等于零。

  根据第四强度理论,相当应力为:若σ4四边刚性固定的矩形薄板的强度校核以图4所示的结构为例。根据弹性力学计算,最大应力点位于矩形长边中点,如图4中的A点。

  式中:σ―――最大弯曲正应力,MPaa―――系数,与矩形的长和宽之比有关,见p―――内壁上内压力,M Pa.

  系数长度a和宽度b之比根据第三强度理论,相当应力为:若σ5结束语在一起,每根锚索周围形成的压缩区彼此重叠,在复合层顶板中形成一个厚度更大的均匀连续压缩带,各层层面互相挤压,层间摩擦力大大增加,提高了顶板的整体性,复合顶板组成了更厚的梁,加强了顶板自身的支承能力,是一种主动的支护方式。

  3.2支护效果和经济分析以往在复合顶板、大断面的巷道施工中,局部漏顶事故经常发生,造成了不安全隐患和经济损失,重复的架棚支护增加了人工和材料费用,还缩小了巷道规格,影响正常使用。在大斗沟矿采用锚索支护的巷道中,没有发生漏顶事故和需要二次修复支护的现象。在81602切眼采用锚杆、锚索支护比锚杆、工字钢棚支护可节约支护材料费11.7万元,节约人工费用21万元,施工工期可以缩短10 d .用液压锚杆钻机打锚索孔与风钻打眼相比,可节约设备和材料费6.6万元,就这一工作面就节约20.4万元。在更大范围推广使用这种支护方式,会取得更大的经济效益。

  4结论采用预应力锚索的支护技术,可以解决大跨度回采巷道在围岩软弱、层理发育、整体稳定性差的复合顶板条件下的支护问题,其施工简便、非常灵活,可以和多种支护措施相结合,工期低、费用低,同时能保证施工人员的安全,很有推广价值。

  本文责任编辑徐树文以上列举的几种常见隔爆外壳的强度校核方法,使设计者能方便地进行隔爆外壳的强度校核,根据本人实践认为以上校核方法方便、准确、可靠。


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