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防爆电器壳体的特殊设计要求

更新时间:2014-07-25      点击次数:890

防爆电器的防爆特性,主要是由壳体的特殊设计来实现的,开展对防爆电器壳体设计理论的研究,对防爆电器的发展十分必要,本文对防爆电器壳体的强度设计作一探讨。

1 引言

防爆电器的工作环境,例如用于煤矿的防爆电器是工作在含有大量甲烷的空气混合气体中,当甲烷含量达到5%-16%时遇700℃的火源将发生爆炸,当甲烷含量在9.5%时爆炸力zui大达7.4大气压,因此壳体设计就以技术条件所要求的8kg/cm3内压为依据,分析壳体受力情况和强度。

2 壳体设计理论依据

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,zui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。

2.1 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。

因为在防爆电器薄壁容器中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          

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               

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