隔爆箱体参数计算方法
平板箱式隔爆外壳的强度计算
另 ４块 为 ３边 固定 ， 边 为滑 动 固定 边 。由 于板 薄 ， 的 周 边条 件 介 于 １ 板 Ｏ前 言 ． 为 边 电气 设 备 一 般 都 有 外 罩 作 为 保 护 ， 止 落 入 灰 尘 、 滴 及 人 身 的 固 定 和 简 支 之 间 。 安 全 起 见 取 面 积 最 大 矩 形 薄 板 为 研 究 对 象 ， 界 防 雨 薄板 的 强 度 和 刚 度计 算 是 以薄 板 弯 曲 的 基本 微 分 安全防护， 外罩 有 矩 形 或 圆形 。 如 开 关柜 、 例 电动 机 、 压 器 等 。 据 使 条 件 为 四周 简 支 边 。 变 依 ＤＶ 。 将 用 环 境 不 同 而设 计 成 普 通 型 或 隔爆 型 。 在爆 炸 性 环 境 场 所 中 电 能 的 方 程 （ ）为 理 论 基 础 。应 用 弹性 力 学 上 的差 分 公 式 ， 薄 板 弯 曲 潜 ＤＶ ） 使 用 要 求 电气 设 备 一 定 不 要 成 为 引燃 源 。 于在 正 常 工 作 条 件 下产 生 的 基本 微 分方 程 转 换 为 弹 性 体 面 上任 一 结 点 Ｏ 处 的 差 分 方 程 （ 对 ＝ｄ 图一 ） 。典 型 结 Ｏ 处 的 差分 方 程 为 ： 高 温 或 产 生诱 发火 花 的电 器 ， 使 用 防爆 外 壳 。例 如 在 煤矿 井 下 或 化 ｏｑ Ｄ（ 可
｛ ８ Ｗｌ 十 ３ ｗ ） ２ ｗ十 ｗ＋ 十 ｗ Ｄ Ｉ １ ｈ Ｄ ｗ ＋ ＋ ＝ｑ （） １ 工 车 间 有 易 燃 气 体 的 环 境 场 所 ， 周 围 环 境 易 燃 气 体 浓 度 达 到 ３ ５ ２ ｈ 一 （ 十 ２ ｗ十 ４十 （ ５ 十 ７ ） 十 １ ｗ ＩＷ ２ ｏｄ 当 －％ 设 图 １中 Ａ Ｂ线 代 表 简 支边 ， 在 简 支 边 上 任 一 点 Ｏ处 的 边 界 条 则 时 ， 电 气 设 备 的 接 触 火 花 时 即 发 生 瞬 问 燃 烧 一 炸 。 这 种 防 爆 外 壳 遇 爆 ｏ０ 则 能 在 内 部 发生 爆 炸 时 防 止 火 焰 传递 到周 围环 境 中 。 壳 在 内 部 发 生爆 件 为 ｗ ＝ ． 外 （ ２／ｘ ０ （ ｌ２ Ｄｗ ） ０ 得 Ｗ — Ｗ ＤＷ Ｄ ） ｗ 一 ｗ ＋ ３＝ ； ２： ｌ ３ 炸 时 ， 生 高温 、 压 冲击 波 ， 产 高 使外 壳变 形 ， 合 法 兰 上 防爆 间 隙超 限 ， 闭 （） ２
矿用隔爆型矩形箱体外壳强度设计计算
矿用隔爆型矩形箱体外壳强度设计计算2010-10-03 20:33:43 作者：phpcms 来源：浏览次数：330 引言矿用隔爆型外壳是电气设备的一种防爆形式，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性环境的点0 引言矿用隔爆型外壳是电气设备的一种防爆形式，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸汽形成的爆炸性环境的点燃。
1 矩形箱体外壳的外壁结构简化及强度计算该种结构外壳的外壁可简化为在整个板面上作用均布载荷，四边固定的等厚矩形板模型。
根据弹性力学计算，最大应力点发生在矩形长边的中心位置，即图 1中的P点。
最大挠度位置发生在板面中心位置，即0 点。
当板与板为锐角相交时，则应力将增加。
若用圆角相交时，应力集中将会降低所以在设计时尽量在板与板相交处靠圆角相交每块板的模型可以用图 1的结构简图表示板面中心的最大弯曲正应力：式中α、β——与矩形长和宽比值有关的系数( 见表 1 ) ；b——矩形板的宽度，m m；q——实验压力，MP a ；t——矩形板的厚度，m m；E——材料的弹性模量。
防爆外壳通常采用一般碳钢Q235 。
可以根据第三强度理论式中σs ——材料屈服点；n ——材料屈服极限的安全系数，一般碳钢n=1.25。
在不加加强肋的情况下，矩形外壳外壁厚度可根据式 ( 5 ) 得出在实际设计中，当边长较长，一般单边超过 3 0 0mm的矩形薄壁板在满足强度时，还要考虑壳体变形。
多采用焊接加强肋的办法来提高强度和刚度。
2 螺栓大小的计算矩形外壳的连接法兰单个螺栓轴向载荷分布不均匀，根据压力类容器计算方式，当 A ／ B>2时( 尺寸见图3 ) ，近似认为箱体内压力形成的轴向载荷由长边上的螺栓承担，单个螺栓最大载荷Q= 0 .66 B c q+ 2 d c m q ( 7 )式中 B——过螺栓中心矩形的短边长度， mm；c——螺栓中心距离， mm；d——密封垫有效宽度， m m；m——密封垫系数。
_隔爆型控制箱的设计
甲烷混合气体爆炸瞬 间的温度 。 在密闭
空间可达 2 650 ℃, 一般可达到2 100 ～ 2
200 ℃
t0 —爆炸前的温度 , 一般常温为 15 ～ 17 ℃
也就是说 , 一般情况下 , 隔爆控制箱体的爆炸
压力为 0 .83 ～ 0 .85 MPa , 在设计时 , 考虑要有一定
的安全裕量 , 一般取 1 MPa 。
如果隔爆接合面上有孔或螺纹孔 , 则 : 当 L <12 .5 mm 时 , l ≥6 mm ; 12 .5 ≤L <25 mm 时 , l ≥8 mm ;
32
隔爆型控制箱的设计 《 电气防爆》 2010, 3
L >25 mm 时 , l ≥9 mm 。 其中 : L —隔爆接合面宽度 ; l —当孔位于外壳的外侧时 , l 为每个孔与外 壳内侧之间的距离 ;当孔位于外壳的内侧时 , l 为 每个孔与外壳外侧之间的距离 。
煤矿井下用隔爆型控制箱属于 I 类设备 , 其 隔爆结构设计要严格遵守国家关于 I 类电气的设 计标准和要求 。在隔爆型控制箱的设计中关键是 隔爆接 合面的设计 。 隔爆接合面的 表面粗糙度 Ra 不得超过 6 .3 μm 。 隔爆接合面的最小宽度不
能低于表 2 规定值 , 最大间隙不能超过表 2 的规 定值 。如果操纵杆和轴超过了表 2 规定的最小接 合面的宽度 , 其接合面和宽度应不小于操纵杆和 轴的直径 , 但不必大于 25 mm 。 若在正常使用中 使用间隙可能因磨损而增大时 , 则应采取措施如 采用可更换的衬套来避免间隙无限增大 , 在特殊 情况下 , 还应增设一个在正常使用中不易磨损的 封盖 。控制箱内或直接引入的接线端子部分的电 气间隙和爬电距离应符合 GB 3836 .3 —2000 的有 关规定 。
平板箱式隔爆外壳的强度计算
０．前言电气设备一般都有外罩作为保护，防止落入灰尘、雨滴及人身的安全防护，外罩有矩形或圆形。
例如开关柜、电动机、变压器等。
依据使用环境不同而设计成普通型或隔爆型。
潜在爆炸性环境场所中电能的使用要求电气设备一定不要成为引燃源。
对于在正常工作条件下产生高温或产生诱发火花的电器，可使用防爆外壳。
例如在煤矿井下或化工车间有易燃气体的环境场所，当周围环境易燃气体浓度达到３－５％时，遇电气设备的接触火花时即发生瞬间燃烧－爆炸。
这种防爆外壳能在内部发生爆炸时防止火焰传递到周围环境中。
外壳在内部发生爆炸时，产生高温、高压冲击波，使外壳变形，闭合法兰上防爆间隙超限，火焰传递到周围环境中，引发周围环境大爆炸。
本文研究的防爆外壳主要针对矿山井下高瓦斯矿井变电所中的高、低压变压器和高、低压开关柜。
防爆外壳属于低压容器。
隔爆外壳常设计成圆筒式或箱式结构。
箱式隔爆外壳的强度计算明显不同于圆筒式隔爆外壳的强度计算，圆筒式隔爆外壳在筒壁上的微分体只承受拉应力，这种结构不允许其应力达到材料的屈服极限σｓ，如果其应力达到材料的屈服极限σｓ，则结构变形明显，或出现塑性流动，所以圆筒式隔爆外壳的强度计算所采用的许用应力［σ］只能以材料屈服极限σｓ为基础，在考虑适当的安全系数，例如，隔爆外壳大多数用低碳钢Ｑ２３５Ｂ制成，其屈服极限σｓ＝２４０Ｍｐａ，在圆筒式隔爆外壳外壳的强度计算时安全系数Ｋ＝１．５，可得许用应力［σ］＝１６０Ｍｐａ。
箱式隔爆外壳在结构上是六面体结构，由六块矩形平板组成，在工作压力作用下，在平板的微分单元体上作用着剪力、拉力和弯矩，因此，平板箱式隔爆外壳的强度计算实质上是不同边界条件下的平板强度计算。
关于加强外壳的设计计算，目前还没有成型的计算方法，特别是矩形加强外壳的设计计算仍停留在用类比法靠经验设计，靠实验修正，设计者不能准确地提出改进意见，这种设计方法远不能适应煤炭、石油、化工用隔爆电器迅速发展更新换代的设计需要。
隔爆型控制箱的设计
隔爆型控制箱的设计
《 电气 防爆》 ２ １ ， ０ ０３
隔 爆 型控 制 箱 的设 计
查 太东
（ 三一重 型装备 有 限公 司 ， 宁 沈 阳 １０２） 辽 １０７ ［ 关键 词 ］隔爆 ； 控制 箱 ； 隔爆 结构 ； 箱体设 计 ［ 摘 要 ］本 文 简要 地从 隔爆 型 电气设 备 的隔爆原 理 、 控制 箱设 计 两个 方 面 ， 绍 了隔爆 介
制 箱设 计进 行介 绍 。
ｄ设计 与制 造 的。本 文 主要 对 隔 爆原 理 、 》 隔爆 控
使发生故障， 如起火、 短路 、 爆炸等 ， 也能将爆炸 危险 隔绝在设 备 内部 。
２ 箱 体 设计
隔爆 型 控制 箱 体设 计 主 要 是根 据 隔爆 原 理 ，
１ 隔爆 原 理
式中：
Байду номын сангаас
Ｐ —爆 炸后 的压力 ，ａ Ｐ Ｐ— 爆炸 前 的压 力 ， ０ 一般 为 １ １５ ａ即 一 × ０ （ Ｐ
《 电气 防爆》 ２ １， ００３
隔爆型控制箱的设计
３ ｌ
２ １ 爆 炸压 力 ．
矩 的方法进行 强度校 核 。设计 时先 计算 出需要 校
当可燃 气 体爆 炸 时 ， 炸压 力一般 指 产生气 爆 体生 成物 的最 初瞬 间的压 力 。根 据波 义耳 一马 略
特定 律 ， 炸后 压力公 式 为 ： 爆 Ｐ＝
ＣＨＡ ａ — ｏ ｇ Ｔ ｉ —ｄ ｎ
（Ａ Ｙｌ ｖ Ｍ ｃ ｎｙＣ ． ＳＮ ｔａ ａ ｉ ｒ ｏ ， ．Ｌ ｏｉ ｅ ａｇ１ ） ） ｅｙ ｈｅ ，ｉ ｎｇＳ ｎ ｎ １ ２ ａ ｎ ｈｙ ｆ７
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｍｅ ｒｏ ；ｃ ｎｒｌｂ ｘ ｌ ｍｅ ｒ ｏ ｔ ｃｕｅ ａ ｅ— ｂ ｄ ｅ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ａ ｐ ｏ ｆ ｏ ｔ ｏ ；ｆ ｏ ａ ｐ ｏ ｆ ｒ ｔｒ ；ｃ ｓ － ｏ ｙ ｄ ｓ ｓｕ ｇ
矿用隔爆型无功功率补偿装置箱体的设计
在煤 矿 企业 里 ， 经 常会 使 用 大 量 的感 性 负 载 ， 这 些 感 性 负载 会 导致 无功 功 率 的增 加 ， 而无 功 功 率 的增 加 ， 会导致 总电流增大 ， 从而增加设备及线路损耗 ， 致使供 电系统功率 因数偏低 ， 而功率因数的降低则会造 成设 备端电压 的降低 、 能源的浪费 、 供 电系统容量的增大等 系列 的问题 ， 并引起变压器及线路压降增大 ， 使 电网 电压剧烈波动 ， 而且谐波会使设备产生附加谐波损耗 ， 降低供 配 电设 备 及用 电设 备 的效 率 ， 还 会 引起 过 电压 、 过 电流使 变压 器 严 重 过 热 ， 使 电容器 、 电缆过热 ， 绝 缘 老化 ， 寿命 缩 短 ， 谐 波 还可 导 致 继 电保 护 和 自动 装 置 的 误 动作 。 所 以通过 无 功功 率补 偿 提 高 煤 矿井 下 大 功 率 设 备 的功率 因数 对 矿 井 的 节 能 降 耗 有 着 重 要 的 意 义 ， 比 如 降低损耗 ， 提高供 电效率 ， 改善 电网的电压波形 ， 减 小 谐 波分 量 和解 决 负 序 电流 问题 ， 避 免 高 次 谐 波 引 起 的 附加 电能损 失 和局 部过 热 。但 是煤 矿 井 下 环 境条 件 复 杂， 对 电气设 备 有很 多 特殊 要 求 ， 提高 功 率 因数 有很 多 技术 困难 ， 所 以 研 究 矿 用 隔爆 型 无 功 功 率 补 偿 装 置 是 很有 必 要 的 。 １无 功补 偿 的基本 原 理 电网 中的 电力 负载 如 电动 机 、 变压器等 ， 大部 分 属 于感 性 负载 ， 必 须 依 靠 建 立 交 变 磁 场 才 能 进 行 能 量 的 转换 和 传递 ， 所 以在 运行 过 程 中 ， 需 要 消 耗 大 量 的无 功 功率来建立和维持交变磁场 ， 导致供 电系统 功率因数 大 幅度 降低 。 在 电容 负载 中产 生 的 超前 无 功 电流 与 在 电感 负 载 中产 生 的滞后 无 功 电流 能 够 互相 补 偿 。 因此 在 电 网 中 并联无功补偿设备 ， 通 过给电机等感性负载输 出无功 功率 ， 可 以大 幅度 减少 电 网 电源 的无 功 功 率 输 出 ， 从 而 降低 损耗 ， 提 高供 电效 率 。 ２隔爆 壳体 的设 计 煤矿井 下 电 气 设 备 的 壳 体 必 须 防爆 ， 否 则 如 果 在 井下电气设备产生火花 ， 从壳体传 出， 就会 引起煤矿井 下瓦斯爆炸。因此隔爆壳体 的设计对 于井下 电气设备 的安全性十分重要 ， 为实现设备 的安全性 ， 隔爆箱体必
基于HyperWorks的井下电气设备隔爆装置箱体有限元分析
下简称 “ 隔爆 电气 ”。隔爆箱体作为 隔爆 电气 的关键部件之
一
几 何 模 型 ， 利 用 有 限 元 分 析 软 件 Ｈ ｐ ｒＷ ｒ ｓ 中 的 ｙｅ—ｏｋ Ｈｐ ｒＭ ｓ 处理器创建外壳的有限元模型并采用 Ｒ ｄ ｏ ｓ ｙｅ－ｅｈ ａ ｉ ｓ 求 解器进行求解 ， 得到软起动外壳在 １Ｐ Ｍ ａ的压力作用下的应力
Ａｂ ｔ ｃ ： ｈ ｎ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｐ ｏ ｆ ｅｅ ｔｉａ ｅ ｕ ｐ ｅ ｔ ｏ ｏ ｎ ｎ ｅｇ ｏ ｎ Ｃ Ｕ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｈ ｔｅ ｓｏ ｅ ｆ ｍｅ ｒ ｏ ｓ ａ ｔ Ｗ ｅ ｘ ｌｓｏ — ｒ ｏ ｌｃｒ ｌ ｑ ｉｍ ｎ ｆ ｃ ａ ｍｉ ｅ ｕ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ Ｏ Ｃ ￣ ｘ ｌ ｓ ，ｔ ｅ ｓ ｓ ｆｔ ａ —ｐ ｏ ｆ ｒ ｃ ｌ ｏ ｒ ｈ ｌ
的数 值 可 能 不 同 ； 动 时 间 Ｔ 输 出 电压 从 Ｏ 起 Ｓ指 ｖ上 升 到 １４ １０
正将专家知识纳入企业 的知识体系 ； 先进 的标准 分析求解器 ， 利用具有专利 的Ｈ ｐ ｒＷ ｒ ｓ ｎ ｔ体系真 正提 升企业在 Ｃ Ｅ ｙ ｅ — ｏ ｋ ｉ Ｕ Ａ 方面投 资的性价 比，从而节约 了成本 。Ｈ ｐ ｒ Ｗ ｒ ｓ是一个 ｙ ｅ— ｏｋ 创新 、开放 的企业 级 Ｃ Ｅ平台 ，它集成设计与分析所需各种 Ａ 工具 ，具有 强大 的性 能以及高度的开放性、灵活性和友好 的
ｖａｎ ｔｏ ａ ｓ ｎ ａ ｄ ｅｔｍｅ ， ｉｈ ｗａ ｅ ｏ ｌｘ ａ ｄ ｃ ｓｌ． ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｏ ｔ ｔｒ ｍｏ ｅ ｒ ｖ ｄ ｄ ｂ ｃｅ ｔ ｃ ａ ｄ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｉ ａｉ ｎ ｔ ｄ ｒ ｔ ｓ ｌ ａ ｓ ａ ｗｈ ｃ ｓ ｒ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｏ ｔ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｓ ｆ ｓ ｔ ｎ ｖｙ ｙ ｏ ａ ｄ ｌ ｏ ｉ ｅ ｙ ｓ ｉｎ ｉ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉａ ｐ ｉ ｆ ｌ
隔爆型ATEX认证防爆接线箱外壳的隔爆参数
隔爆型ATEX认证防爆接线箱外壳的隔爆参数
隔爆型ATEX认证防爆接线箱外壳的隔爆参数
隔爆型ATEX认证防爆接线箱的隔爆壳体是通过隔爆面阻止和隔断内部的爆炸向外部周围爆炸性混合物传播的，即通过隔爆接合面进行有效隔离和熄灭爆炸火花和降低危险高温至安全温度；隔爆接合面宽度、接合面间隙及表面粗糙度等参数是隔爆面的关键参数，通常称为隔爆三要素，因此隔爆壳体的质量与隔爆接合面宽度、接合面间隙及表面粗糙度的参数密切相关。
下面，华荣防爆小编开始详细的介绍ATEX认证防爆接线箱接合面和表面的具体检查内容。
1.接合面宽度和间隙的检查
如果ATEX认证防爆接线箱的隔爆接合面上存在气孔、沙眼或划伤等缺陷，可能产品的隔爆面宽度和间隙就不能满足隔爆要求，存在安全隐患。
接合面宽度可采用游标卡尺（或卷尺）测量、平面隔爆接合面间隙可通过配合后平面度接合的程度用塞尺进行测量。
一般若有翘曲变形及明显的缝隙即为严重不合格现象，IIB、IIC设备的隔爆接盒面参数应符合下表规定的要求。
IIB类外壳接合面最小宽度和最大间隙:
IIC类外壳接合面最小宽度和最大间隙:
2.隔爆面的表面粗糙度检查
表面粗糙度也是隔爆接合面的重要参数，隔爆壳体内部的爆炸火花可能通过超差的表面粗糙度接合面引爆外面的危险环境，从而失去隔爆的作用。
GB3836.2规定隔爆接合面表面粗糙度R a(GB/T1031-1995)不允许超过6.3μm，对比平面接合面一般为6.3或3.2，对于轴套类接合面一般为3.2或1.6等级的表面粗糙度参数，可通过目测检查的方式或表面粗糙度样块对比进行识别。
附：华荣防爆的隔爆型ATEX认证防爆接线箱。
(八达)BXB3-800.1140矿用隔爆型低压保护箱说明书
BXB3－800/1140 矿用隔爆型低压保护箱使用说明书执行标准：Q/BD32－2004八达电气有限公司BXB3－800（1200）/1140矿用隔爆型低压保护箱1、用途及使用条件1.1该保护箱为50Hz，额定电压1140V或660V，额定电流：主回路为800A（1200A）；分为两个支路，每个支路为400A（600A）。
该保护箱与BGP46－6(10)矿用隔爆型高压真空配电装置（以下简称高压开关）配套作为煤矿井下移动变电站的低压保护装置，在低压电气故障时控制高压开关分闸。
1.2该保护箱具有：低压漏电闭锁、漏电跳闸、短路、过载、过压等保护功能。
其保护器采用了先进的智能型电子保护，工作可靠，技术先进。
当与BKD20馈电分开关组成配电系统时，具有纵向、横向性漏电保护功能，实施保护时通过与高压开关相连的4芯控制线完成。
正常工作时本机可显示：电源电压、工作电流等；故障时显示故障类型和参数并闭锁高压开关，只有解除故障并人工复位后高压开关才能合闸。
1.3使用环境条件1.3.1、海拔高度不超过1000m；1.3.2、周围环境温度不高于40℃，不低于-5℃；1.3.3、周围环境相对温度不大于95%（+25℃）；1.3.4、在无强烈颠簸震动的地方；1.3.5、在无滴水和水侵入的地方；1.3.6、安装位置与垂直面得倾斜不大于15°；1.3.7、在无足以破坏金属和绝缘的腐蚀性及蒸汽的场所；1.3.8、污染等级：3级；1.3.9、安装类别：Ⅲ类。
2、主要技术参数2.1、额定工作电压：1140V（660V）2.2、额定工作电流：主回路：800A（1200A）分支回路：400A（600A）两路2.3、短路整定电流值：每个支路的整定电流为30～400A（600A）(分档精度为10A)，短路电流整定倍数：为整定电流值的3～10倍。
② 660V（单相）：11KΩ+20%2.6漏电闭锁动作电阻值：①1140V：40KΩ（+20%）② 660V：22KΩ（+20%）3、保护整定方法保护插件盒的外面装有电流整定值的拨码，根据每个支路的负荷电流对两个支路整定，如图：第1位数字3为短路电流倍数（可以在3～10倍范围内调定，其中“0”为10倍），第二位（整定电流的百位数）第3位（整定电流的十位数）为第1支路的电流整定值；第4位（整定电流的百位数）第5位（整定电流的十位数）为第2支路的电流定值。
软起动隔爆箱体结构设计与计算
编号：毕业设计(论文)说明书题目：软起动隔爆箱体结构设计与计算学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导老师职称题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发2014年05月26日摘要本论文对某公司的产品QJR-400/1140（660）矿用隔爆兼本质安全交流软起动器的外壳进行结构优化。
矿用防爆起动器外壳可以有效地接受内部爆炸压力，还能避免内部爆炸时产生的高温而引起外部爆炸性环境的爆炸。
矿用隔爆起动器外壳是由两个不同的矩形组成的箱体，首先对它进行结构简化，把非关键部位去除简化，留下各外形面板及关键承力部件。
将弹塑性力学引入设计过程中，根据实物的外形尺寸，将壳体的板简化为力学模型，结合小扰度理论，推算出各个面板的理论尺寸；采用比较法，根据理论和实物拟出不同板厚的方案，采用加强筋对其加固；利用隔爆箱和接线腔上的两对法兰满足刚度要求，对法兰的尺寸计算公式进行推导，得出了结果；对其他关键承力部件，如螺钉，进行理论受力分析。
分析了起动器的实际试验和受力状况，确定了强度分析时的试验载荷，参考有关标准和资料，提出了起动器外壳变形的允许值。
使用UG三维模型软件进行起动器的三维建模，分别作出了关键承力部件的实体模型及简化整体模型。
利用Workbench软件，对起动器外壳进行了有限元分析，检验外壳及零部件在1MPa压力测试下产生的应力和位移，获得隔爆箱体、法兰和门等关键部位的位移和应力云图。
结合理论数值，来对起动器外壳和关键受力部件进行改进分析，从而达到提高材料的利用率、减轻设备重量和降低成本的目标。
关键词：矿用隔爆起动器；弹塑性力学；有限元分析；三维建模；轻量化。
AbstractIn this paper, the product QJR-400/1140 of a company's (660) mine flameproof and intrinsically safe AC soft starter shell design and research.Flameproof starter shell can effectively under internal explosion pressure, can avoid high temperature internal explosion caused by the explosion of exterior explosive environment. Flameproof starter shell body is composed of two different rectangular, it first makes structure is simplified, the removal of non key parts of simplified, leaving the outer panel and the key force bearing component. The elastic and plastic mechanics is introduced into the design process, according to the shape size, the shell plate is simplified as a mechanical model, combined with the small disturbance theory, calculate the theoretical size of each panel; by comparison, according to the theory and the real draw up plans of different plate thickness, using reinforced reinforcement on the panel;Two pairs of flanges on flameproof boxes and wiring chamber to meet stiffness requirements, the formula for calculating the size of the flange derivation,And obtained the results; Theoretical stress analysis the bearing on other key components, such as bolts. Analysis of the actual situation of the test and force the starter to determine the test load strength analysis, refer to the relevant standards and information presented launcher shell deformation allowable value.Three dimensional modeling of starter using UG 3D modeling software, the solid model of the key force bearing components were made and simplified e Workbench software startup shell finite element analysis. Efficacy of displacement and stress in the housing and parts produced under the test pressure 1MPa. Get key parts of the flameproof enclosure, doors and flange stress,According to the theory of value, to improves components of stress analysis on the starter casing and key, so as to improve the material utilization rate, reduce the weight of equipment and cost reductions.Key words:flameproof starter; The elastoplastic mechanics; Finite Element Analysis; dimensional modeling; lightweight目录1 绪论 (1)1.1 课题的提出 (1)1.2 本课题研究的主要内容及意义 (2)2 矿用隔爆电器设备壳体隔爆要求 (3)2.1 爆炸性电气设备的分类 (3)2.2 隔爆型电气设备的主要功能 (3)2.3隔爆箱的隔爆原理 (4)2.4 外壳的变形允许值 (4)2.5 本章小结 (5)3 壳体强度刚度的理论计算 (6)3.1 隔爆外壳设计概述 (6)3.2 箱体结构的设计计算 (7)3.2.1 弹塑性力学的理论公式 (7)3.2.2 壳体壁厚的设计 (8)3.2.3 各面板的最大扰度和应力结果 (10)3.2.4 门法兰和盖板法兰变形设计 (11)3.2.5 计算结果讨论 (12)3.3 连接螺钉的强度及数量 (12)3.4 优化方案设计 (15)3.5 本章小结 (15)4 基于UG的隔爆箱体外壳的三维建模 (16)4.1 UG软件 (16)4.2 隔爆软起动器各箱体及组件 (17)4.3 三维建模 (18)4.4 本章小结 (19)5 隔爆软起动器的有限元分析 (20)5.1 有限元简介 (20)5.2 ANSYS简介 (20)5.2.1 技术特点 (21)5.2.2 ANSYS Workbench平台 (21)5.3 隔爆软起动器的有限元建模 (22)5.3.1 几何建模 (22)5.3.2 材料的设置 (22)5.3.3 网格划分 (23)5.3.4 静力分析 (24)5.4 分析结果 (24)5.4.1 隔爆箱体的静力分析 (24)5.4.2 门扣的静力分析 (28)5.4.3 门面板的静力分析 (29)5.4.4 法兰的静力分析 (30)5.5 结果分析与优化 (31)5.6 本章小结 (33)6 结论 (34)谢辞 (35)参考文献 (36)1 绪论目前，用于煤矿井下爆炸性气体环境中的控制箱类型主要有本安型“i”、隔爆型“d”和增安型“e”等，隔爆型控制箱在应用中使用较为广泛。
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隔爆型箱体压力变形计算方法1. 水压试验
水压压力1Mpa 使用材料Q235-A 碳钢牌号: Q235材料弹性模量196——206*10^3 N/mm^2等级: A 屈服强度<16mm:235N/mm^2屈服强度Reh(N/mm^2)，≥|厚度或直径/mm|≤16: 235＞16～40:225N/mm^2屈服强度Reh(N/mm^2)，≥|厚度或直径/mm|＞16～40: 225抗拉强度σb 375——500Mpa 屈服强度Reh(N/mm^2)，≥|厚度或直径/mm|＞40～60: 215屈服强度Reh(N/mm^2)，≥|厚度或直径/mm|＞60～100: 215箱体设计单板面积长a 1100mm 屈服强度Reh(N/mm^2)，≥|厚度或直径/mm|＞100～150: 195宽b 555mm 屈服强度Reh(N/mm^2)，≥|厚度或直径/mm|＞150: 185面积0.6105m^2抗拉强度σb/MPa: 375～500板厚h 25mm
伸长率A/％，≥|厚度或直径/mm|≤40: 26单板最大受力F＝610500N 伸长率A/％，≥|厚度或直径/mm|＞40～60: 25中心挠度f＝0.777623822mm 伸长率A/％，≥|厚度或直径/mm|＞60～100: 24伸长率A/％，≥|厚度或直径/mm|＞100～150: 22
a/b= 1.981981982伸长率A/％，≥|厚度或直径/mm|＞150: 21b/h=22.2Cx推荐使用a/b=1,即方形冲击试验|温度/℃: —中心应力σz=108.819072冲击试验|V型(纵向)冲击吸收功AK≥/J: —矩形平板系数表（a>b）a/b 1 1.1
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.92345C30.01380.01650.01910.0210.02270.0240.02510.02670.0277σx=60.323616C40.13740.16020.18120.19680.210.221安全系数＝σz/σq235=
2.159547915C50.13740.14040.13860.13440.1290.122板重G＝119.810625kg 中心应力>屈服强度a 0.164
结论：必须在中间加筋，分割成更小的单元通过计算，方形板不同板厚最大不加筋边长为：2.筋板计算筋板形式：等边角钢L 25mm 35mm 45mm
经验分割宽度mm mm 165
筋板形式：筋条（mm）长：mm 高：mm
经验分割宽度（mm）：mm
结论：加筋后分割单元距离参考小1mm板厚最大不加筋边长计算。
3.法兰螺栓数量计算粗牙螺纹产品的最小拉力载荷
计算最大受力Fmax＝610500N螺纹直径d/mm 56810121618由于孔基材强度限制，为不损伤孔，推荐使用4.8级螺栓--------------------------------------------------
螺距P 0.81 1.25 1.5 1.752 2.5周长3310螺纹应力截面积As/mm^2 14.220.136.65884.3157192螺栓间距10d性能等级3.6时的最小拉力载荷(As×σb)/N 469066301210019100278005180063400螺栓直径预设16性能等级4.6时的最小拉力载荷(As×σb)/N 568080401460023200337006280076800推荐螺栓数量20.6875（数量为偶数）性能等级4.8时的最小拉力载荷(As×σb)/N 596084401540024400354006590080600向下圆整为16间距206.875性能等级5.6时的最小拉力载荷(As×σb)/N 7100100001830029000422007850096000根据法兰周长预设螺栓数量16个(不小于3个）性能等级5.8时的最小拉力载荷(As×σb)/N 7380105001900030200438008160099800查表，确定螺栓最小拉力性能等级6.8时的最小拉力载荷(As×σb)/N 85201210022000348005060094200115000冲击载荷安全系数K1＝8（假设值）性能等级8.8时的最小拉力载荷(As×σb)/N 11400161002930046400674001E+05159000根据保证载荷计算使用螺栓直径11.6954023mm
螺栓不小于5mm，因此取值为：8mm性能等级4.8时法兰面螺栓最大间距708011010596
性能等级4.8时保证载荷440062301130018000261004870059500螺栓最大静力时伸长量：Δl＝Pl/EA=0.146762594mm螺栓应力面积mm^214.220.136.65884.3157192螺栓间板按两支一固定的伸长量：0.099280518mm Array参数 性能等级①|4.8
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冲击载荷伸长量：Δl＝Pl/EA= 1.174100748mm公称抗拉强度度σb/MPa 400
最小抗拉强度σbmin/MPa 420
维氏硬度HV,F≥98N,min 130
维氏硬度HV,F≥98N,max 220
布氏硬度HBS,F=30D^2,min 124
布氏硬度HBS,F=30D^2,max 209
4.法兰参数计算：洛氏硬度HRC,min －
法兰面螺栓间最大间距：150mm洛氏硬度HRC,max －
屈服强度σs②或非比例伸长应力σ0.2,公称 320
法兰计算厚度系数kf= 1.1（经验参数）屈服强度σs②或非比例伸长应力σ0.2,min 340
维修加工余量：1mm保证应力Sp,Sp/MPa 310
法兰计算厚度28.5保证应力Sp,Sp/σs或者Sp/σ0.2 0.91
根据钢板系列取整后法兰厚度为hf＝16mm冲击吸收功AKV/J min －
5.散热面积：（60mm钢板线切割，保留14mm）
厚度保留厚度间距翅厚面积
6014155 2.1285
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