副標(biāo)題#e#   0引言
  
   礦用隔爆型電氣設(shè)備用于煤礦井下，其隔爆性能是通過(guò)隔爆外殼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隔爆外殼要承受1MPa試驗(yàn)壓力，因此。必須具有足夠的強(qiáng)度和剛性．就使得科學(xué)合理的設(shè)計(jì)該類外殼在煤礦的安全生產(chǎn)中是至關(guān)重要的。
  
   隔爆外殼必須具備如下基本特性：
  
   (1)隔爆性，即殼內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，隔爆外殼應(yīng)能有效地阻止內(nèi)部的爆炸壓力向外殼周圍爆炸性混合物傳播；
  
   (2)熱傳導(dǎo)性，即應(yīng)保證正常運(yùn)行和殼內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，外殼的表面溫度低于周圍介質(zhì)的引燃溫度；
  
   (3)耐爆性，要求外殼有足夠的強(qiáng)度和剛度來(lái)承受內(nèi)腔的爆炸壓力，而不發(fā)生明顯的變形或破裂。
  
   以往大多采用經(jīng)驗(yàn)或類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能準(zhǔn)確計(jì)算出各部分的受力情況，在設(shè)計(jì)時(shí)為安全起見，往往加大安全系數(shù)。這使得殼體結(jié)構(gòu)笨重．并且具有很大的盲目性，浪費(fèi)材料，增加了生產(chǎn)成本。
  
   圓筒形隔爆外殼較方形結(jié)構(gòu)具有受力均勻、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、殼體內(nèi)結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)今小型隔爆型電氣設(shè)備大多采用這種圓筒形結(jié)構(gòu)。
  
   本文利用彈塑性力學(xué)理論對(duì)外殼進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，得出外殼的殼體壁厚、法蘭厚度等初始參數(shù)。再利用Solidworks軟件進(jìn)行三維建模，然后在COSMOSworks軟件中進(jìn)行有限元分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)殼體進(jìn)行改進(jìn)，收到了滿意的效果。
  
   1圓筒形隔爆外殼的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)
  
   根據(jù)爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 3836．2-2000)，含有瓦斯的爆炸性氣體混合物爆炸時(shí)的最大壓力，一般在0．8 MPa左右。爆炸外殼失效主要是強(qiáng)度不足和剛度不足造成的。
  
   1.1強(qiáng)度設(shè)計(jì)
  
   圓筒形隔爆外殼由圓筒形殼壁、殼底、法蘭和殼蓋組成。如圖l所示。
  

   1.1.1圓筒形殼壁的強(qiáng)度設(shè)計(jì)
  
   隔爆外殼的圓筒形壁厚一般取t=3~6 mm，內(nèi)徑D1=200~700 mm，工業(yè)中薄壁容器規(guī)定t/D=0．05，因此，圓筒形殼壁屬薄壁容器范疇。根據(jù)彈性力學(xué)薄壁圓筒理論可知，
  

   在薄壁圓筒結(jié)構(gòu)中。在相對(duì)于P1、P2的第三個(gè)方向上作用于內(nèi)壁的內(nèi)壓力q和外壁上的大氣壓力都遠(yuǎn)小于P1、P2(可以認(rèn)為是零)。主應(yīng)力為p1、P2、P3，且PI>p2>p3，根據(jù)第四強(qiáng)度理論的強(qiáng)度條件，有
  

   把平均直徑代入式D=Da+t(3)得薄壁圓筒的壁厚理論值
   

   考慮到外殼在實(shí)際加工過(guò)程中焊縫對(duì)強(qiáng)度的削弱，鋼板負(fù)公差、圓筒在卷圓過(guò)程中工藝減薄量和腐蝕等因素對(duì)強(qiáng)度的影響，薄壁圓殼的實(shí)際壁厚為
  

   1.1.2殼底和殼蓋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)
  
   球形殼底在圓筒形防爆外殼上應(yīng)用較廣．它由球冠沖壓鋼板成型，而后與簡(jiǎn)體焊接。所受的力如圖1所示。據(jù)薄壁球殼理論可知，球殼的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力為
  

   
   同理，考慮加工過(guò)程中諸因素對(duì)殼底強(qiáng)度的影響。另外，由于殼底和法蘭兩者厚度相差較大，如果其連接斷面發(fā)生階梯性突變，將產(chǎn)生應(yīng)力集中。也將影響殼底的強(qiáng)度，所以，球形端蓋(殼底)的實(shí)際壁厚為