防爆配电箱壳体

防爆配电箱壳体
1、壳体设计理论依据
防爆配电箱在压力容器设计中，容器在工作失效时所表现的强度性能、刚度性能、稳定性能的三种形式中，*重要的是强度问题，即在一定的压力下容器不会发生破裂或过量的塑性变形。
常用防爆壳体外径为600mm左右，壁厚为36mm，在工业设计计算压力容器中属于薄壁容器。
1.1 容器在内压下的受力分析
如图1中所示:σm—轴向应力;σQ—切向应力;σr—径向应力。
因为在薄壁容器中σr相对于σm、σQ较小，故可忽略。
轴向应力（σm）计算：π（Dn+Dw）/2×tσrm=（πD2m）/4×P
式中Dn—容器内径;Dw—容器外径;P—容器所承受的内压力;t—容器壁厚。因为薄壁容器中Dn、Dw相差不大，可用平均值D代替，所以上式简化为
πDtσm=（πD2）/4×P得σm=PD/4t             （1）
切向应力（σQ）计算：
如图1中所示：PsinQdQ·D/2·L=σQ2Lt
σQ=（PDL·4σQL）∫π0sinQdQ
得：σQ=PD/2t                             （2）

1.2 防爆配电箱强度计算
强度理论又称为“失效准则”或“失效判据”。
由式 （ 2） 再考虑焊缝减弱及附加量等因素，可
得:
圆柱壳体   t≥（PDm/2[σ]φ－p）+C          （3）
椭球封头   t≥（PDm/2[σ]φ－p）·K+C       （4）
式中:P—设计压力，kg/cm2;[σ]—材料在设计温度下的许用应力;φ—焊缝系数或应力折减系数（＜1）;C—壁厚附加量cm;K—椭球封头形状系数，见图（2）
K=1/6[2+（Dm/2hm）2]

图2 椭球封头
1.3 安全系数与许用应力的确定
1.3.1 安全系数
对于炭钢:材料断裂安全系数nb=3.0 ;材料屈服极限的安全系数nb=1. 65
1.3.2 许用应力的确定:
基本许用应力: [σ]g=σb/nb、或[σ]g=σb/nb
设计许用应力: [σ]=Y[σ]g，其中y为毛坯质量系数，钢板的毛坯质量系数为1。
1.4 强度设计中的相关问题
1.4. 1 *高工作压力与设计压力。设计压力应为*高工作压力的1.1-1.25倍。作为防爆开关外壳，防爆规程规定设计压力为1.5倍工作压力。
1.4.2 焊缝系数。焊缝系数φ是考虑焊接对容器强度的削弱，用以降低设计许用应力的一个系数，φ的
大小取决于焊缝坡口形式，焊接方法，焊接工艺及焊
接检验探伤严格性，对于双面焊的对接焊缝，又经水
压试验φ=O.8。
1.4.3 壁厚附加量。壁厚附加量C=C1+C2+C3
C1为钢板的负公差，依据板厚、取值在0.2-0.5mm;C2为加工中的工艺减薄量，因为防焊壳体
为冷卷，冷校，故Cl=O;C3为腐蚀裕量，因为壳体不装腐蚀物体，故C3=0。
2、防爆配电箱壳体设计归纳
如前所述，薄壁容器的壁厚可由（3）.（4）式得出:
因为一般壳体封头中Dn/2hn接近于2,K 接近1，所以（3）,（4）式可归纳为一式
t≥[PDn/（2[σ]φ－P）]+C
防爆配电箱根据防爆壳体的基本特点（φ=0.8—0.9,C可取0.2—0.5mm，这样得:
t≥[PDn/（1．6[σ]－P）]+0．4
又对A3钢板[σ]可取1450kg/cm2;对矿用防爆开关P=1.5×爆炸力，即P=12kg/cm2.
则t≥（12Dn/2308）+0．4=（Dn/192）+0．4          （5）
因此可将（5）式做为设计防爆壳体壁厚的参考公式，该式已在多项设计中得到了验证。