隔爆外殼的計(jì)算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上隔爆外殼的計(jì)算隔爆外殼的壁厚大多是依據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，但是也可以進(jìn)行一些簡單的理論計(jì)算，作為理論根據(jù)。隔爆外殼大多為長方形或圓筒形。外殼的計(jì)算就是確定外殼的壁厚，法蘭的厚度以及選擇緊固螺釘?shù)拇笮『蛿?shù)量。一 長方體外殼殼壁厚度的計(jì)算 在計(jì)算長方體外殼壁厚時(shí)可以采用下面的公式： （1） 式中 壁厚的計(jì)算厚度 cm； b 矩形薄板短邊長度 cm； k 安全系數(shù)； C 應(yīng)力系數(shù)；見表1； p 設(shè)計(jì)壓力，MPa； T 薄板材料的屈服極限， MPa。 表 1 應(yīng)力系數(shù) Ca/b1.01.11.21.31.41.51.6C0.13740.16020.18120.19680.

2、21000.22080.22080.2208a為矩形薄板長邊的長度 cm 分析式(1)和表1，可以得到薄板的邊長比a/b 與薄板的厚度的關(guān)系，如表2所示。表2 薄板厚度和邊長比a/b的關(guān)系a/b1.01.11.21.31.41.51.60.0273a0.0268 a0.0261 a0.0251 a0.0241 a0.0231 a0.0216 a0.0216 a按照表2數(shù)據(jù)，可以畫出長方形薄板的邊長比與厚度的關(guān)系曲線，如圖1所示。 圖1 長方形薄板的邊長比與厚度的關(guān)系曲線 從圖1中可以看出，長方形薄板的厚度隨邊長比a/b的增加而呈非線性地減小。當(dāng)邊長比a/b=1.0，也就是說，在正方形時(shí)，薄板的

3、厚度最大，=0.0237a；當(dāng)邊長比a/b=1.5時(shí)，薄板的厚度=0.0231a，此時(shí)的厚度為正方形的85。 在長方形隔爆外殼的設(shè)計(jì)中，通常認(rèn)為，長方形外殼的大側(cè)面的長邊a 與短邊b之比約為3/2，是一種比較合理的結(jié)構(gòu)比例，而外殼的厚度（小側(cè)面，第三邊）應(yīng)該根據(jù)內(nèi)部安裝元器件的尺寸來確定。在計(jì)算外殼壁厚時(shí)，只要計(jì)算得大側(cè)面的厚度，就可以基本上確定其他殼壁的厚度了，當(dāng)然，也可以將所有的殼壁的厚度計(jì)算后得到一個合適的厚度。 舉例說明：試計(jì)算外形尺寸為1000mm×750mm×350mm鋼制結(jié)構(gòu)（Q235-A）外殼壁厚1 計(jì)算底板（1000×750 大側(cè)面）殼壁的厚度：

4、查表1求C：a/b=1000/750=1.33，C=0.1990；另外，令p=1MPa、T=240MPa，k=1.3，然后，將這些數(shù)值代入式(1)，計(jì)算得到1=2.46cm。2 計(jì)算頂板 （750×350 小側(cè)面1）殼壁的壁厚：查表1求C： a/b=750/350=2.1429，C=0.2208；另外，令p=1MPa、T=240MPa，k=1.3，然后，將這些數(shù)值代入式(1)，計(jì)算得到2=1.21cm。3 計(jì)算側(cè)板 （1000×350 小側(cè)面2）殼壁的壁厚：查表1求C：a/b=1000/350=2.8571，C=0.2208；另外，令p=1MPa、T=240MPa，k=1.

5、3，然后，將這些數(shù)值代入式(1)，計(jì)算得到3=1.21cm。 從上述的理論計(jì)算可以看出，底板厚度應(yīng)該選取=25mm，頂板和側(cè)板的厚度應(yīng)該選取=13mm。但是，一個箱體具有不同的壁厚，顯然不能令人滿意。為改變這種情況，在底板上焊接加強(qiáng)筋，以減小底板的厚度。 如采用合適的十字形加強(qiáng)筋的話，就把底板分成面積相等的4小塊，每一小塊的尺寸為500×375。這時(shí)，按式(1)計(jì)算出4=1.22cm。這個數(shù)值和頂板、側(cè)板的厚度基本相同。 根據(jù)上述的理論計(jì)算和實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建議這個隔爆外殼壁厚的設(shè)計(jì)厚度選取=15mm 上述計(jì)算經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算和防爆的相關(guān)試驗(yàn)完全滿足要求。二 圓筒形隔爆外殼壁厚的計(jì)

6、算 計(jì)算圓筒形隔爆外殼的壁厚時(shí)可以采用下列公式： （2）式中： 圓筒形外殼的壁厚，cm； P 設(shè)計(jì)壓力， MPa； Di 圓筒形外殼的內(nèi)徑，cm； t 設(shè)計(jì)溫度下圓筒形外殼材料的許用應(yīng)力，MPa 焊縫系數(shù)，見表3表3 焊縫系數(shù)焊縫種類探傷范圍100無損探傷局部無損探傷不做無損探傷雙面對接焊1.00.90.7單面對接焊焊縫全長有墊板0.90.80.65焊縫全長無墊板0.750.70.6現(xiàn)舉例如下：試計(jì)算內(nèi)徑為300mm的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)（Q235-A）圓筒形隔爆外殼的壁厚。設(shè)：設(shè)計(jì)壓力p=1MPa，鋼板采用單面對接焊，并且不做無損探傷檢查。查資料得 Q235-A的許用應(yīng)力=111.8MPa。 數(shù)據(jù)代入公

7、式（2）中，得圓筒形隔爆外殼的壁厚=0.23cm。可以采用3mm。三 圓筒形隔爆外殼端蓋壁厚的計(jì)算對于圓筒形隔爆外殼來說，它的端蓋大致可以歸納為三種形式：半球形封頭-圓筒-法蘭型、半橢圓截面形封頭-圓筒-法蘭型和平面型，如圖2所示。a b c 圖 2 圓筒形隔爆外殼端蓋結(jié)構(gòu)示意圖a 半球形封頭-圓筒-法蘭型端蓋；b 半橢圓截面形封頭-圓筒-法蘭型端蓋；c 平面型端蓋。 對于半球形封頭-圓筒-法蘭型端蓋，圓筒部分的壁厚0可以按照下式計(jì)算： (3) 封頭部分的壁厚可以按照下式計(jì)算： (4) 這里需要指出的是，半球形封頭與圓筒之間的連接可以設(shè)置半徑為5-10mm的圓角，這樣可以有效地減少彎曲力矩和應(yīng)

8、力。在下述的半橢圓截面形封頭-圓筒-法蘭型端蓋上也應(yīng)該采用這種圓角進(jìn)行過渡。 對于半橢圓截面形封頭-圓筒-法蘭型端蓋，圓筒部分的壁厚可以按照式(3)進(jìn)行計(jì)算；封頭部分的壁厚可以按照下式計(jì)算： （5）對于平面型端蓋，圓形平板的厚度可以按照下式計(jì)算： （6）在上述的公式中：p 設(shè)計(jì)壓力，MPa；r 封頭的球半徑，cm；r1 半球形封頭-圓筒-法蘭型端蓋圓筒部分的半徑， cm；r2 半橢圓截面形封頭-圓筒-法蘭型端蓋橢圓的長軸半徑，cm；r3 平面型端蓋圓形平板的半徑，cm；c 半橢圓截面形封頭-圓筒-法蘭型端蓋封頭的高度，即橢圓的短軸半徑，cm；材料的許用應(yīng)力，MPa。四 外殼法蘭厚度的計(jì)算 在計(jì)

9、算矩形外殼法蘭的厚度時(shí)，可以采用下列公式： (7)式中： 法蘭的計(jì)算厚度，cm； a 法蘭上兩個相鄰的緊固螺栓（螺釘）之間的距離，cm； 擾度系數(shù)，如表4所示； p 設(shè)計(jì)壓力，MPa； k 安全系數(shù)； E 所用材料的彈性模量，MPa； i 隔爆間隙，cm； B 平面度，cm； 焊縫系數(shù)，如表3所示。現(xiàn)以長方形鋼質(zhì)（Q235-A）法蘭為例，計(jì)算法蘭的厚度。表 4 擾度系數(shù)a/b11.522.534560.2400.1550.1660.1680.1680.1680.1680.1680.168b 隔爆接合面寬度即法蘭寬度，cm假設(shè)：法蘭上兩個相鄰的緊固螺栓之間的距離a=10cm，設(shè)計(jì)壓力p=1MPa

10、，隔爆接合面寬度b=2.5cm，隔爆間隙i=0.02cm，安全系數(shù)k=1.5，平面度B=0.005cm（原文為0.0004cm），擾度系數(shù)=0.168，=0.6；查材料手冊得出材料的彈性模量E=2×105MPa。將這些數(shù)據(jù)代入式(7)7計(jì)算得出，法蘭厚度=1.44cm。當(dāng)計(jì)算圓筒形外殼的圓環(huán)法蘭時(shí)，仍可使用公式(7)，只是在計(jì)算完成后，對計(jì)算結(jié)果乘以1.2-1.3系數(shù)就可以了。需要特別指出的是：a 上述計(jì)算的法蘭厚度僅僅是經(jīng)加工后應(yīng)該保證的必要厚度，毛坯件的厚度應(yīng)該由工藝人員予以考慮。除此之外，隔爆外殼法蘭的厚度還應(yīng)該根據(jù)不同材料考慮螺釘?shù)臄Q入深度（推薦：緊固螺紋擰入深度可以這樣考慮

11、：對于鋼及青銅，1倍螺紋直徑；對于鑄鐵，1.25倍螺紋直徑；對于鋁，2倍螺紋直徑）。b 法蘭上兩個相鄰的緊固螺栓之間的距離，通常情況下，取100mm是較為合理的，在相同條件下，間距太小所用的螺栓太多，間距太大時(shí)所用的螺栓少了，但是螺栓直徑大了，隔爆接合面寬度將增大。五 緊固螺栓的選擇在隔爆型電氣設(shè)備中，隔爆外殼的緊固螺栓的選擇，必須考慮諸多因素，例如，緊固螺栓的性能等級，隔爆接合面的寬度參數(shù)（L和l），緊固螺栓之間的距離，隔爆外殼殼蓋的受力面積等等。在選擇時(shí)，首先應(yīng)該確定預(yù)選螺栓的數(shù)量，然后，按照下式計(jì)算每個螺栓所承受的拉力： （8）式中：F 每個螺栓所承受的拉力，N； p 設(shè)計(jì)壓力，MPa； m 受力面積，cm2；