隔爆型雙電源切換控制箱殼體水壓試驗裝置

摘要：介紹了“KDQ660W礦用隔爆型雙電源切換控制箱”殼體的水壓試驗工藝，并介紹了殼

體水壓試驗裝置的研制和實際應用。

關鍵詞：控制箱 殼體 水壓試驗 裝置 液壓

1.引言

KDQ660W礦用隔爆型雙電源切換控制箱是用于煤礦的電氣產品，隨著生產量的增大，該產品的主要部件—殼體的水壓試驗工作愈發成為影響產品質量和生產效率的突出問題。KDQ660W礦用隔爆型雙電源切換控制箱有主腔和接線腔兩個隔爆腔，市面上的水壓試驗機產品不能滿足該產品特殊結構打壓的需要，由于之前自制的簡易千斤頂式密封加壓裝置的勞動強度大，工作效率低，因此，研制一種機動打壓裝置成為迫切之需。

2.殼體打壓工藝流程

殼體打壓工藝流程如下：

01 堵接線孔—02密封接線腔—03密封主腔—04打水壓--05手動增壓--06保壓檢驗。

工藝說明：01封堵接線孔：用橡膠塞將殼體向外貫通的出線口由內向外塞緊，然后將殼體放到密封壓緊裝置上；02密封接線腔：將密封橡膠板放在接線腔蓋板與殼體接線腔法蘭之間，對正位置后扳動兩個螺旋頂桿推動接線腔蓋板，壓緊密封橡膠板后使接線腔密封嚴實；03密封主腔：將密封橡膠板放在主腔蓋板與殼體主腔法蘭之間，對正位置后扳動手動換向閥操縱桿推動油缸活塞桿及主腔蓋板向下移動，壓緊密封橡膠板后使主腔密封嚴實；04打水壓：開啟管道增壓泵向殼體內充水并升壓至接近要求壓力后關閉殼體出水閥門，當達到電接點壓力表設定的數值時自動斷電（如：打壓要求壓力為1.0MPa時，可調節電接點壓力表上限值為0.9MPa）；05手動增壓：操作手動試壓泵的加壓桿使水壓值升至要求壓力（如1.0MPa壓力）后關閉手動試壓泵充水口閥門進入保壓狀態；06保壓和檢驗：保持壓力1min后檢驗殼體焊縫無漏水、殼體無變形為合格。

3.打壓裝置總體方案設計

主腔和接線腔密封壓緊的動力源可以分為：液壓、電動、氣動、手動等形式。接線腔法蘭截面積較小，需要的密封壓緊力較小，為了使結構簡單，采用手動螺旋式加壓方式密封；主腔法蘭截面積較大，需要的密封壓緊力較大，所以采用液壓驅動加壓方式密封。液壓驅動方式的優點如下：

1、液壓驅動比較平穩、手動換向操作容易；2、油液不可壓縮，能傳遞很大的壓力；3、對密封壓緊力可通過溢流閥進行細微的調節；4、在市場上很容易定制滿足要求的液壓站、油缸和液壓附件等。

確定的總體構成方案如下：

裝置主要由四部分構成，第一是液壓站；第二是密封壓緊裝置；第三是充水打壓裝置；第四是電氣控制單元。

4.主要技術參數

1、液壓系統額定壓力：16MPa；2、油缸推力：12-20噸可調；3、活塞桿移動速度：11mm/s；4、活塞桿最大行程：200mm；5、水壓壓力：1MPa，壓力在一定范圍內可調；6、工作介質：水。

5.裝置的組成及關鍵部件

5.1裝置的組成

殼體水壓試驗裝置是由液壓站、密封壓緊裝置、充水打壓裝置和電氣控制單元等構成。

液壓站產生具有一定壓力的壓力油，通過液壓膠管輸送到密封壓緊裝置的油缸內，推動油缸活塞桿，利用安裝在活塞桿端部的主腔壓蓋，將放置在主腔法蘭平面上的密封橡膠板壓緊。

密封壓緊裝置是殼體水壓試驗裝置的主體部分，主要由槽鋼支架、下臺面板、支撐和連接上下板的四個圓形立柱、油缸安裝上板、主腔蓋板、接線腔蓋板、兩塊密封橡膠板和螺旋頂桿等組成。

充水打壓裝置主要由水箱、管道增壓泵、電接點壓力表、手動試壓泵、壓力表和閥門等組成。通過管道增壓泵可迅速將水箱中的水輸送到被打壓的殼體內并使殼體內的壓力達到接近要求的壓力（如0.9MPa），然后通過操作手動試壓泵繼續加壓至要求壓力（如1.0MPa）。

電氣控制單元主要是控制液壓站和充水打壓裝置的管道增壓泵等，主要包括電氣控制箱、斷路器、交流接觸器、啟動和停止按鈕等。

5.2關鍵部件

（1）液壓站

液壓站是殼體主腔密封壓緊的動力源，為油缸提供穩定的壓力油。它由油箱、濾油器、齒輪油泵、三相異步電動機、溢流閥、三位四通手動換向閥、液壓鎖、壓力表和液壓膠管等構成。

（2）油缸

油缸是殼體主腔密封壓緊的執行元件，油缸的的選擇及確定主要應考慮以下幾個因素：

油缸內徑可用下式計算：D1=（4 P1/πp1）0.5（1）；式中：D1—油缸內徑；P1—活塞推力；p1—液壓油壓力。殼體主腔法蘭口處水壓產生的反力可用下式計算：P2 =Ap2 （2）；式中：P2—主腔法蘭口處反力； A--主腔法蘭口面積；p2—水壓力。實際工作時，考慮安全系數n，活塞推力應不小于主腔法蘭口處反力，即：P1 ≥nP2 （3）；當主腔法蘭口面積A=1163 cm2 ，水壓力p2 =1MPa時，代入式（2）可計算出主腔法蘭口處反力P2 =11630（kg）。由式（1）可得油缸推力：P1 = （πD12/4） p1（4）；取n=1.3，可計算出油缸內徑D1=109.7mm；取n=1.8，油缸內徑為：D1=129.1mm。通過以上計算的結果比較，取油缸內徑D1=125mm，當液壓油壓力p1=16 MPa時，可計算出油缸推力P1=19625（kg），油缸推力足以滿足殼體密封要求。

取活塞桿直徑d1=0.56 D1時，可得活塞桿直徑為d1=70mm。b.活塞桿最大行程按工作需要確定為200mm。c.使用壓力：與液壓系統額定壓力相同為16MPa。d.安裝型式：采用單邊法蘭、立式安裝型式，將油缸與密封壓緊裝置上板用螺栓連接。e.油缸推力：油缸活塞桿最大推力為P1=19625（kg）。調節溢流閥使液壓油壓力變小時油缸推力也會變小。實際工作時的油缸推力約為13噸。f.活塞桿移動速度通過計算可以確定：已知油缸行程為：L=200mm，內徑為：D1=125mm，所以油缸此時的存油量為：V= （πD12/4）L=2.45（dm）3/min（升），設液壓系統流量為：Q = 8（dm）3/min（升/分），那么活塞桿移動滿行程L時所用的時間為：t=V/Q =18.375（s），由此可得活塞桿移動速度為：v=L/t =10.88 mm/s。

結束語：

隔爆型雙電源切換控制箱水壓試驗裝置已在哈爾濱華富科技有限公司使用。經過二年多的實際運行表明，該裝置操作使用靈活方便，工作穩定可靠，克服了千斤頂式密封加壓裝置存在的工作效率低、勞動強度大的不足。操作工人只需輕輕扳動換向閥桿即可使殼體主腔得到可靠密封。大大減輕了工人的勞動強度，且提高了工作效率。

參考文獻：

[1] 聞邦春，機械設計手冊【K】第2卷 北京 機械工業出版社 2010.1

[2] 聞邦春，機械設計手冊【K】第4卷 北京 機械工業出版社 2010.1