胡文芳

(1.中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司， 山西 太原 030006;2.煤礦采掘機(jī)械裝備國家工程實(shí)驗(yàn)室， 山西 太原 030006)

0 引言

隨著科技進(jìn)步，人們對(duì)事物的審美及舒適度的要求越來越高，如何使電控箱的設(shè)計(jì)向著綠色環(huán)保、美觀及通用性方向發(fā)展，引發(fā)眾多設(shè)計(jì)者的關(guān)注[1]。原有隔爆電控箱的設(shè)計(jì)和制造更多的是滿足功能方面的需求，在符合殼體特殊的防爆要求下，未對(duì)結(jié)構(gòu)、外形、美觀方面進(jìn)行過多關(guān)注，導(dǎo)致設(shè)計(jì)制造出的產(chǎn)品多為粗放型，體積龐大，美觀度不高[2-3]，在實(shí)際應(yīng)用中暴露出很多問題。如現(xiàn)有的電控箱在煤礦井下運(yùn)行一段時(shí)間后，由于環(huán)境的潮濕，常常面臨淋雨、腐蝕等工況，易發(fā)生門與箱體的卡頓現(xiàn)象，開關(guān)門不順暢，給維修帶來了不便，已發(fā)生了數(shù)起礦工蠻力撬開電控箱門的事件。電控箱體在吊運(yùn)過程中，存在重心不穩(wěn)、箱體傾斜嚴(yán)重的現(xiàn)象，存在發(fā)生砸傷作業(yè)人員的安全隱患。接地螺栓又大又長，在狹窄的安裝空間里，顯得十分突兀，而且為走線帶來眾多不便。針對(duì)上述在實(shí)際應(yīng)用中暴露的弊端，從鉸鏈的樣式、吊環(huán)的分布、安裝座的結(jié)構(gòu)、接地螺栓的規(guī)格等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工作效率，降低成本。

1 鉸鏈結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

某型隔爆電控箱整體外觀如圖1所示。門板與箱體采用鉸鏈連接，鉸鏈座及鉸接耳分別焊接于箱體及門板上，這種鉸接方式要求在裝配時(shí)必須保證焊接于箱體的鉸鏈座的軸心與焊接于門板的耳座孔同心[4]，否則易產(chǎn)生卡頓現(xiàn)象，從而導(dǎo)致門板關(guān)合變形或者耳座焊接不牢造成的門板掉落等突發(fā)事件，甚至引發(fā)砸傷事故。而焊接這種耳座，如果不進(jìn)行配焊，兩者的同心度很難保證。所以實(shí)際加工時(shí)，是先將門板與法蘭板用螺栓連接，然后配焊門板的鉸接耳，這種方法費(fèi)工費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

鑒于此，進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將鉸鏈與箱體及門板的焊接改為螺栓緊固。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段，就根據(jù)門板的重量確定好鉸鏈的樣式和數(shù)量，并確定好安裝鉸鏈的螺紋孔的大小尺寸及準(zhǔn)確位置，鉸鏈座外購專業(yè)不銹鋼廠家生產(chǎn)的成品，既保證了其美觀性，又保證了兩鉸鏈軸的同心性。改進(jìn)前后鉸鏈結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 吊環(huán)數(shù)量及焊接位置的調(diào)整

為方便起重吊運(yùn)作業(yè)，一般在隔爆箱體的左右兩側(cè)焊接吊環(huán)。原箱體上使用的吊環(huán)數(shù)量是2個(gè)，規(guī)格是2T，焊接于箱體的左右兩側(cè)，焊接位置如圖3所示。原位于箱體左側(cè)的吊環(huán)與下方的引入裝置有干涉，當(dāng)引入裝置走線時(shí)，存在電纜與吊環(huán)之間的相互摩擦，長時(shí)間的摩擦易造成電纜外層護(hù)套的破損，最終引發(fā)電纜失爆等問題[5]，因此需要調(diào)整左側(cè)吊環(huán)的安放位置。由于箱體是不規(guī)則L型結(jié)構(gòu)，在箱體右側(cè)僅焊接1個(gè)吊環(huán)，起重作業(yè)過程中易發(fā)生傾斜不穩(wěn)等狀況，因此需要增加吊環(huán)數(shù)量，采用三點(diǎn)式懸掛起吊，穩(wěn)定重心。原來的吊環(huán)是自己設(shè)計(jì)出圖，加工出來的成品比較粗糙，尺寸誤差較大，而且成本較高。

圖2 鉸鏈結(jié)構(gòu)

綜合考慮，選擇外購吊環(huán)，從專業(yè)的吊環(huán)生產(chǎn)廠家采購規(guī)格2T的標(biāo)準(zhǔn)吊環(huán)。數(shù)量上調(diào)整為3個(gè)，左側(cè)1個(gè)，右側(cè)2個(gè)。其次調(diào)整箱體左側(cè)吊環(huán)的焊接位置，重新排布右側(cè)吊環(huán)的位置。調(diào)整后的吊環(huán)分布如圖4所示。在滿足吊裝生產(chǎn)作業(yè)的同時(shí)，保證了隔爆箱體的安全使用，消除了存在的安全隱患，保障了作業(yè)人員的人身安全。

3 安裝座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

防爆電控箱一般嵌放在整機(jī)設(shè)備中，通過螺栓緊固[6]，安裝位置、高度及尺寸經(jīng)與整機(jī)協(xié)商確定，需要在箱體上焊接安裝座，原安裝座的結(jié)構(gòu)如圖3所示。由圖可見，原來的安裝座是L型結(jié)構(gòu)，由2塊鋼板焊接而成，每塊鋼板厚20 mm，安裝座的豎板與箱體采用角焊，焊后每個(gè)安裝座都有3條粗粗的焊縫裸露在外側(cè)，明顯降低了箱體的美觀性。而我們?cè)趯?shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，安裝座的豎板可以省去，一則是因?yàn)椴黄鹱饔?，浪費(fèi)了材料；二則是與上方的引入裝置距離較近，影響引入裝置的裝卸。

改進(jìn)設(shè)計(jì)后安裝座的結(jié)構(gòu)如圖4所示，是一塊厚度15 mm的鋼板，直接開坡口與箱體填焊即可，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。而且焊縫在打磨平整后與箱體幾乎融為一體，在一定程度上改善了箱體的美觀度，同時(shí)為引入裝置留余一定的空間，方便其引入電纜。

4 接地螺栓的更換

根據(jù)GB 3836.1—2010爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備的規(guī)定，電氣設(shè)備的金屬外殼應(yīng)設(shè)置輔助的外接地連接件[7-8]。原箱體是在箱體右側(cè)直接焊接接地螺栓作為外接地連接件，接地螺栓規(guī)格是M16×50，位置如圖3所示。原接地螺栓個(gè)頭大，長度較長，在實(shí)際使用中，易造成人員的擦傷，而且影響整機(jī)的布局走線，現(xiàn)將其改為接地墊塊，結(jié)構(gòu)如圖4所示。根據(jù)規(guī)定，當(dāng)P≥10 kW時(shí)，接地螺栓選用≥M12的即可，因此，選用尺寸為φ40×20 mm的接地墊塊，中間是M12的螺紋孔，在此緊固M12×20的接地螺栓，帶標(biāo)準(zhǔn)型平墊M12及標(biāo)準(zhǔn)型彈墊M12，防止螺栓松動(dòng)。接地螺栓的規(guī)格及接地件樣式的改變，在滿足防爆要求的同時(shí)，進(jìn)一步提高了箱體的美觀度，有效減少了因接地螺栓長造成的人員擦傷事件的發(fā)生。

經(jīng)過一系列的整改，箱體的外觀如圖5所示。在不改變箱體內(nèi)部布置的情況下，僅對(duì)外表面無關(guān)隔爆參數(shù)的零部件進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，改善了箱體的整體美觀度，并消除了兩處安全隱患。

圖5 整改后箱體外觀圖

5 結(jié)論

本文針對(duì)采煤機(jī)用隔爆電控箱在使用中突顯出來的操作、安裝、安全方面的問題，著眼于從鉸鏈、吊環(huán)、安裝座、接地螺栓4個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過使用得出：整改后的電控箱美觀性有明顯提高，開關(guān)門更加順暢，電纜引入更方便、安全性更高、成本更低，既滿足防爆要求，又滿足安全生產(chǎn)要求。