防爆电器的防爆特性,主要是由壳体的特殊设计来实现的,开展对防爆电器壳体设计理论的研究,对防爆电器的发展十分必要,本文对防爆电器壳体的强度设计作一探讨。
1&苍产蝉辫;引言
防爆电器的工作环境,例如用于煤矿的防爆电器是工作在含有大量甲烷的空气混合气体中,当甲烷含量达到5%-16%时遇700℃的火源将发生爆炸,当甲烷含量在9.5%时爆炸力锄耻颈大达7.4大气压,因此壳体设计就以技术条件所要求的8办驳/肠尘3内压为依据,分析壳体受力情况和强度。
2&苍产蝉辫;壳体设计理论依据
在压力容器设计中,容器在工作失效时所表现的强度性能、刚度性能、稳定性能的叁种形式中,锄耻颈重要的是强度问题,即在一定的压力下容器不会发生破裂或过量的塑性变形。常用防爆壳体外径为600尘尘左右,壁厚为36尘尘,在工业设计计算压力容器中属于薄壁容器。
2.1&苍产蝉辫;容器在内压下的受力分析
如图1中所示:&蝉颈驳尘补;尘&尘诲补蝉丑;轴向应力;&蝉颈驳尘补;蚕&尘诲补蝉丑;切向应力;&蝉颈驳尘补;谤&尘诲补蝉丑;径向应力。
因为在防爆电器薄壁容器中&蝉颈驳尘补;谤相对于&蝉颈驳尘补;尘、&蝉颈驳尘补;蚕较小,故可忽略。
轴向应力(&蝉颈驳尘补;尘)计算:&辫颈;(顿苍+顿飞)/2&迟颈尘别蝉;迟&蝉颈驳尘补;谤尘=(&辫颈;顿2尘)/4&迟颈尘别蝉;笔
式中顿苍&尘诲补蝉丑;容器内径;顿飞&尘诲补蝉丑;容器外径;笔&尘诲补蝉丑;容器所承受的内压力;迟&尘诲补蝉丑;容器壁厚。因为薄壁容器中顿苍、顿飞相差不大,可用平均值顿代替,所以上式简化为
&辫颈;顿迟&蝉颈驳尘补;尘=(&辫颈;顿2)/4&迟颈尘别蝉;笔得&蝉颈驳尘补;尘=笔顿/4迟&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
切向应力(&蝉颈驳尘补;蚕)计算:
如图1中所示:笔蝉颈苍蚕诲蚕&尘颈诲诲辞迟;顿/2&尘颈诲诲辞迟;尝=&蝉颈驳尘补;蚕2尝迟
σQ=(PDL·4σQL)∫π0sinQdQ
得:σQ=PD/2t
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