張佳興 董宏程 孫彬

摘? 要：根據(jù)GB“爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備檢查和試驗(yàn)”規(guī)定，防爆型電氣設(shè)備外殼需進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，由制造廠(chǎng)逐件進(jìn)行。強(qiáng)度試驗(yàn)有兩種方法：動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)和靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)用于檢驗(yàn)單位，也可以作為制造廠(chǎng)逐件試驗(yàn)用;靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)只適用于制造廠(chǎng)，可以用水或其他適用的介質(zhì)進(jìn)行。該文通過(guò)對(duì)防爆電機(jī)機(jī)座水壓試驗(yàn)所涉及的試驗(yàn)設(shè)備——水壓機(jī)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中注意事項(xiàng)予以闡述，并得到實(shí)踐中驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：水壓試驗(yàn)? 防爆電機(jī)? 水壓機(jī)

防爆電機(jī)機(jī)座的強(qiáng)度試驗(yàn)須在精加工后進(jìn)行，同時(shí)要盡可能保證其模擬實(shí)際裝配狀態(tài)固定，試驗(yàn)壓力須不小于：（1）當(dāng)防爆等級(jí)別為Ⅰ、ⅡA、ⅡB時(shí)為1.0MPa;（2）當(dāng)防爆等級(jí)別為ⅡC時(shí)1.5MPa，并保持1min以上，試驗(yàn)結(jié)果在10s以?xún)?nèi)不允許有滴水現(xiàn)象為合格[3]。試驗(yàn)中如發(fā)現(xiàn)有GB 1336-77《防爆電氣設(shè)備制造檢驗(yàn)規(guī)程》的附錄四《防爆電氣設(shè)備隔爆面缺陷處理的規(guī)定》中所允許的缺陷，可補(bǔ)焊。補(bǔ)焊后要求按上述規(guī)定進(jìn)行水壓試驗(yàn)，并保持4min。

根據(jù)工藝提出技術(shù)要求，需對(duì)防爆等級(jí)別為ⅡC隔爆型電機(jī)機(jī)座進(jìn)行強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)機(jī)座號(hào)為180～355區(qū)間。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備檢查和試驗(yàn)”的相關(guān)規(guī)定[3]，我們采用加有防銹劑和清洗劑的水溶液作為試驗(yàn)介質(zhì)，利用水壓機(jī)和水壓工裝模擬零部件實(shí)際裝配狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。

YB2-355L型隔爆電機(jī)機(jī)座最大外觀(guān)尺寸為外徑φ716mm、內(nèi)徑φ590mm、高度H795mm、機(jī)座總長(zhǎng)L1220m、內(nèi)部空腔體積為0.334m3，重量780kg;YB2-180L型隔爆電機(jī)機(jī)座最大外觀(guān)尺寸為外徑φ355mm、內(nèi)徑φ290mm、高度H415mm、機(jī)座總長(zhǎng)L400mm、內(nèi)部空腔體積為0.026m3，重量52.5kg。參照以上技術(shù)尺寸及標(biāo)準(zhǔn)要求，確定試驗(yàn)壓力保證方式、裝夾形式、密封腔內(nèi)密封性和設(shè)備相觀(guān)尺寸。

1? 試驗(yàn)壓力的保證

液壓系統(tǒng)和水壓系統(tǒng)是保證試驗(yàn)壓力的兩大重要組成部分，兩部分完善協(xié)調(diào)配合，是水壓試驗(yàn)系統(tǒng)完成保持壓力和時(shí)間持續(xù)4min關(guān)鍵[1]。

主機(jī)采用上、下液壓缸立式結(jié)構(gòu)，將工件立置安放于上、下液壓缸中間，依靠上、下液壓缸運(yùn)動(dòng)將工件夾緊，兩液壓缸夾緊力不允許將工件造成永久變形或破裂，然后向工件腔體內(nèi)充入一定壓力的水。需要密封之處，工件兩端口及出線(xiàn)盒，不允許有壓力水泄漏。為保證工件裝卸操作方便及生產(chǎn)效率，采用自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)。因此，液壓系統(tǒng)密封性能，夾緊力大小，上、下液壓缸運(yùn)動(dòng)速度，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的保壓效果。

選取機(jī)座號(hào)YB2-355L隔爆電機(jī)機(jī)座為例，向機(jī)座密封腔體內(nèi)注入1.5MPa壓力水，保壓時(shí)間5min。根據(jù)F=P×A粗略計(jì)算，液壓缸受力F≈65000kg，若保證腔體內(nèi)壓力達(dá)到1.5MPa，而且液壓缸不產(chǎn)生回彈，這就需要液壓缸對(duì)試件的夾緊力F≥65000kg。若F≤65000kg，會(huì)產(chǎn)生液壓缸回彈現(xiàn)象，造成密封膠圈壓縮量不足，至使電機(jī)機(jī)座腔體內(nèi)密封失敗，達(dá)不到試驗(yàn)要求。這就要求在設(shè)計(jì)水壓試驗(yàn)設(shè)備中，要考慮工件的裝夾形式、壓力大小調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性、密封腔體內(nèi)的密封性等因素。

（1）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

為避免速度過(guò)快，產(chǎn)生較大沖擊力，利用兩位三通電磁實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，利用調(diào)速閥控制油缸夾緊過(guò)程中的慢進(jìn)速度。為了降低高壓回油產(chǎn)生油溫，利用兩位兩通電磁閥與溢流閥卸荷高壓油。完成整個(gè)系統(tǒng)工況由快速下行至慢下，在進(jìn)行壓緊維持保壓時(shí)間，然后快速返回過(guò)程的需求，保證水壓試驗(yàn)要求。若把原來(lái)的普通調(diào)速閥和溢流閥更換為電液比例閥，通過(guò)系統(tǒng)電流大小控制系統(tǒng)流量和壓力，這樣不但避免操作人員操作不便和調(diào)整精度[2]。

（2）液壓缸設(shè)計(jì)。

根據(jù)下式可確定液壓缸活塞直徑D和活塞桿直徑d大?。?/p>

為降低系統(tǒng)壓力，避免或減少各液壓控制閥體及液壓缸體內(nèi)泄，若其結(jié)構(gòu)允許的情況下，設(shè)計(jì)液壓缸直徑時(shí)，盡量選取略大一點(diǎn)的數(shù)值。

（3）水壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

水壓系統(tǒng)的作用是為機(jī)座腔體內(nèi)注入一定壓力的水，并在一定時(shí)間內(nèi)保持壓力不變。用時(shí)間繼電器和電接點(diǎn)壓力表結(jié)合，控制水泵電機(jī)與電動(dòng)球閥開(kāi)啟與閉合，同時(shí)也保證了機(jī)座腔體內(nèi)的壓力及維持時(shí)間。

2? 試驗(yàn)過(guò)程試件夾緊方式與密封的保證

（1）機(jī)座上、下端口密封與裝夾。

試件依靠上、下液壓缸托盤(pán)將工件夾緊，上、下托盤(pán)接觸面內(nèi)裝有密封膠圈，用來(lái)密封機(jī)座內(nèi)腔體空腔。托盤(pán)與油缸活塞桿連接要采用球面連接形式，這樣可保證托盤(pán)接觸面始終處于自由調(diào)整狀態(tài)。

（2）出線(xiàn)口端面的密封。

以YB2-180L隔爆等級(jí)別為IIC系列隔爆電機(jī)機(jī)座為例，可利用快速裝卸機(jī)構(gòu)，如拉爪形式，掛在機(jī)座出線(xiàn)口凸臺(tái)上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，摘下或壓緊密封堵板。堵板與出線(xiàn)口端面之間墊有密封橡膠板，達(dá)到出線(xiàn)口的密封作用。這樣操作簡(jiǎn)便，裝拆效率高。

（3）工件在工作機(jī)臺(tái)裝卸形式。

機(jī)座重量在52.5～780kg范圍內(nèi)，重量體積都較大，水壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)采用龍門(mén)框架式結(jié)構(gòu)，人工直接搬卸或吊車(chē)直接吊卸工件都存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、不易操作、裝卸效率低等缺點(diǎn)?？紤]試驗(yàn)時(shí)工件裝卸方便，采用電動(dòng)臺(tái)車(chē)運(yùn)裝工件形式，這樣裝卸工件時(shí)，可以躲開(kāi)主機(jī)龍門(mén)框架空間的限制[3]。

3? 其他注意事項(xiàng)

（1）密封圈及密封溝槽選擇。

機(jī)座端口密封的方式，是保持腔體內(nèi)壓力恒定的重要保障之一。密封膠圈的性能和結(jié)構(gòu)要有通用性，以適應(yīng)不同機(jī)座號(hào)的口徑需求，同時(shí)也要考慮其壓縮性能。密封膠圈壓縮量過(guò)大或過(guò)小對(duì)其密封效果和使用壽命不利。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，橡膠密封圈單位面積壓力下壓縮量ε值的選取，可參見(jiàn)表1選擇。

設(shè)計(jì)密封溝槽的深度h和寬度b時(shí)，要考慮密封膠圈的壓縮率。壓縮率×100%，其中，δ為密封膠圈厚度。溝槽深度h越小，壓縮率ε相對(duì)可壓縮量越大;溝槽深度h越大，壓縮率ε相對(duì)可壓縮量越小。

電機(jī)機(jī)座端口密封，屬于平面擠壓密封。它是依靠預(yù)壓縮后產(chǎn)生的回彈力，給密封接觸面以一定的壓力，達(dá)到密封效果。

（2）油管道敷設(shè)。

油缸至液壓站管路要采用無(wú)縫鋼管連接，避免因管路因受壓微量膨脹變化致使系統(tǒng)保壓功能喪失。管路敷設(shè)盡量減少?gòu)濐^使用，彎頭處不要用直角彎，避免管路壓力損失和油溫升高。

參考文獻(xiàn)

[1] 尤大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 章宏甲，黃誼.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3] GB/T 3836.1-2000，爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備[S].北京：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2000.