(中達(dá)電機(jī)股份有限公司，江蘇無(wú)錫 214145)

0 引言

根據(jù)客戶需求，我公司設(shè)計(jì)制造了一批防爆標(biāo)志ExdⅡCT4 Gb、鋼板焊接機(jī)座、加大接線盒，采用皮帶輪傳動(dòng)、V6安裝的WF1戶外中等防腐防爆電機(jī)，通過(guò)嚴(yán)格的合理設(shè)計(jì)滿足客戶的特殊要求，下面就該批次防爆電機(jī)特殊要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

1 設(shè)計(jì)分析

隔爆型電動(dòng)機(jī)是一種具有隔爆外殼的防爆電氣設(shè)備[1]，其外殼能夠承受通過(guò)外殼的任何接合面或者結(jié)構(gòu)間隙進(jìn)入外殼內(nèi)部的爆炸性混合物在內(nèi)部爆炸而不損壞，并且不會(huì)引起外部由一種、多種氣體或蒸氣形成的爆炸性氣體環(huán)境的點(diǎn)燃[2]。隔爆接合面作為隔爆電機(jī)最重要的零部件，其三要素為隔爆間隙、隔爆面長(zhǎng)度和表面粗糙度[3]，而隔爆間隙是隔爆電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

由于客戶對(duì)外接電纜有較大要求，需加大接線盒，常規(guī)鑄件機(jī)座無(wú)法滿足安裝要求，因交期和開模費(fèi)用有限，必須采用鋼板焊接機(jī)座，但焊接機(jī)座加工變形量大，同心度不易保證，勢(shì)必會(huì)使ExdⅡCT4 Gb電機(jī)隔爆間隙變小。再者，客戶要求采用皮帶輪傳動(dòng)方式[4]，由于徑向力的作用，因此軸伸端必須采用NU柱軸承，但NU柱軸承的游隙要大于球軸承的游隙[5]，游隙變大加上機(jī)械加工件的累積誤差會(huì)因隔爆間隙更小而造成電機(jī)抱軸[6]。為此必須進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)采取有效的措施，以保證所需的隔爆間隙。

而該批防爆電機(jī)為V6安裝方式、使用于WF1戶外中等防腐環(huán)境，必須采取有效措施對(duì)電機(jī)進(jìn)行防水、防腐蝕處理。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 隔爆間隙

本批次隔爆電機(jī)防爆標(biāo)志ExdⅡCT4 Gb，外殼隔爆容積V>2000cm2，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：(1)靜配合隔爆面：隔爆面長(zhǎng)度≥25mm，隔爆間隙≤0.20mm；(2)動(dòng)配合隔爆面：隔爆面長(zhǎng)度≥25mm，隔爆間隙≤0.30mm，最小徑向間隙k≥0.05mm，最大徑向間隙≤0.20mm[7]。

采用加大接線盒后，必須對(duì)機(jī)座出線座進(jìn)行放大，出線座放大后會(huì)造成某些零部件的尺寸干涉(如接線盒座與搭子、吊環(huán)座，軸伸端注油管的位置干涉)，因此需要對(duì)機(jī)座出線座進(jìn)行全新設(shè)計(jì)。在確保各部分尺寸不干涉和不影響接線盒座安裝、電機(jī)引線、接線方便等因素的前提下，通過(guò)縮小機(jī)座出線座坐筒外徑，將接線盒座與機(jī)座出線座止口配合部分設(shè)置在出線座的厚鋼板上，以保證安裝的同時(shí)避開零部件的位置干涉，如圖1所示。

圖1機(jī)座出線座

因焊接機(jī)座加工變形量大，需對(duì)焊接機(jī)座進(jìn)行受力分析，通過(guò)加厚機(jī)座筒、底腳板、散熱片的厚度來(lái)確保機(jī)座強(qiáng)度。金加工前進(jìn)行高溫退火去應(yīng)力處理，以確保嚴(yán)格按金加工工藝操作。加強(qiáng)過(guò)程控制，將機(jī)座變形量降到最低，以確保機(jī)座同軸度[8]。加厚軸承內(nèi)蓋上H62銅套的厚度，將銅套熱套在軸承內(nèi)蓋上冷卻后通過(guò)多次少量的加工方式，以此減小因加工造成的變形量，從而減小機(jī)械加工件的累積誤差來(lái)保證隔爆間隙[9]。

為了承受皮帶輪的徑向力，軸伸端采用NU柱軸承，在滿足受力要求下，選取小游隙的軸承，以此來(lái)防止因游隙變大而使隔爆間隙變小而導(dǎo)致造成電機(jī)抱軸。為此，在符合防爆規(guī)程的前提條件下，結(jié)合客戶的需求，采用以下措施解決隔爆間隙的問(wèn)題：隔爆間隙按防爆規(guī)程要求，按最大間隙0.3mm加工(即軸承內(nèi)蓋軸孔走最大上差，轉(zhuǎn)軸隔爆檔走最小下差)。

2.2 軸頭防水

由于該批防爆電機(jī)為V6安裝，即帶底腳軸伸朝上的安裝方式且使用于WF1戶外中等防腐環(huán)境，需采取有效措施進(jìn)行軸頭防水。為此需對(duì)軸伸的動(dòng)配合處進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，加強(qiáng)機(jī)械密封：軸伸端端蓋上加裝防雨罩，軸承外蓋上加裝不銹鋼密封盤，密封盤與轉(zhuǎn)軸采用過(guò)盈配合，二者之間裝骨架油封，防護(hù)等級(jí)提升至IP56，完全可以滿足用戶的使用要求，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2軸伸防水

對(duì)于采用皮帶輪傳動(dòng)方式的防爆電機(jī)，除了軸伸端采用NU柱軸承外，還應(yīng)注意電機(jī)非軸伸端必須鎖緊，轉(zhuǎn)軸必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，加強(qiáng)轉(zhuǎn)軸硬度，而且選A型鍵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的C型鍵或B型鍵，防止鍵的脫落[10]。

由于該批防爆電機(jī)使用于WF1戶外中等防腐環(huán)境，電機(jī)生產(chǎn)制造必須按“WF1戶外中等防腐工藝文件”要求進(jìn)行，并且所有外露緊固件和標(biāo)牌必須采用不銹鋼材質(zhì)。由于防水的要求，采用KGB-6油杯代替常規(guī)黃銅油杯，該油杯采用不銹鋼材質(zhì)帶密封帽樣式，完全滿足防水、防塵、防腐蝕，更適合防爆電機(jī)用于石化行業(yè)的WF1戶外中等防腐環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

防爆標(biāo)志ExdⅡCT4 Gb的防爆電機(jī)采用鋼板焊接機(jī)座、負(fù)載傳動(dòng)為皮帶輪傳動(dòng)時(shí)，確保隔爆間隙是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。通過(guò)嚴(yán)格合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確保符合防爆規(guī)程要求和滿足客戶的特殊要求，嚴(yán)格把控加工工藝和過(guò)程控制，減小機(jī)械加工件的累積公差，雙管齊下方可解決此項(xiàng)難題。

[1] GB/T 2900.35—2008.電工術(shù)語(yǔ).爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備[S].

[2] 張顯力，張海鷗. 防爆電氣概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3] GB 3836.1—2010爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求[S].

[4] 機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械傳動(dòng)裝置選用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[5] 吳宗澤. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[6] 王波，關(guān)鶴.防爆電機(jī)抱軸故障原因分析及對(duì)策[J].電氣防爆，2016(1)：33-36.

[7] GB 3836.2—2010 爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備[S].

[8] JB/T 9593.1—2015 煤礦用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件 第1部分：YBK3系列煤礦井下用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件(機(jī)座號(hào)80～355)[S].

[9] JB/T 7565.4—2015 隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件 第4部分：YB3系列隔爆型(ExdIICT1～T4)三相異步電動(dòng)機(jī)(機(jī)座號(hào)63～355)[S].

[10] 機(jī)械手冊(cè)聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.