隔爆型雙電源切換控制箱殼體水壓試驗(yàn)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(yàn)工藝，并介紹了殼

體水壓試驗(yàn)裝置的研制和實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控制箱 殼體 水壓試驗(yàn) 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(chǎn)品，隨著生產(chǎn)量的增大，該產(chǎn)品的主要部件—?dú)んw的水壓試驗(yàn)工作愈發(fā)成為影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的突出問(wèn)題。KDQ660W礦用隔爆型雙電源切換控制箱有主腔和接線腔兩個(gè)隔爆腔，市面上的水壓試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品不能滿足該產(chǎn)品特殊結(jié)構(gòu)打壓的需要，由于之前自制的簡(jiǎn)易千斤頂式密封加壓裝置的勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，因此，研制一種機(jī)動(dòng)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(dòng)增壓--06保壓檢驗(yàn)。

工藝說(shuō)明：01封堵接線孔：用橡膠塞將殼體向外貫通的出線口由內(nèi)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(duì)正位置后扳動(dòng)兩個(gè)螺旋頂桿推動(dòng)接線腔蓋板，壓緊密封橡膠板后使接線腔密封嚴(yán)實(shí)；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(duì)正位置后扳動(dòng)手動(dòng)換向閥操縱桿推動(dòng)油缸活塞桿及主腔蓋板向下移動(dòng)，壓緊密封橡膠板后使主腔密封嚴(yán)實(shí)；04打水壓：開(kāi)啟管道增壓泵向殼體內(nèi)充水并升壓至接近要求壓力后關(guān)閉殼體出水閥門(mén)，當(dāng)達(dá)到電接點(diǎn)壓力表設(shè)定的數(shù)值時(shí)自動(dòng)斷電（如：打壓要求壓力為1.0MPa時(shí)，可調(diào)節(jié)電接點(diǎn)壓力表上限值為0.9MPa）；05手動(dòng)增壓：操作手動(dòng)試壓泵的加壓桿使水壓值升至要求壓力（如1.0MPa壓力）后關(guān)閉手動(dòng)試壓泵充水口閥門(mén)進(jìn)入保壓狀態(tài)；06保壓和檢驗(yàn)：保持壓力1min后檢驗(yàn)殼體焊縫無(wú)漏水、殼體無(wú)變形為合格。

3.打壓裝置總體方案設(shè)計(jì)

主腔和接線腔密封壓緊的動(dòng)力源可以分為：液壓、電動(dòng)、氣動(dòng)、手動(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用手動(dòng)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(qū)動(dòng)加壓方式密封。液壓驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、液壓驅(qū)動(dòng)比較平穩(wěn)、手動(dòng)換向操作容易；2、油液不可壓縮，能傳遞很大的壓力；3、對(duì)密封壓緊力可通過(guò)溢流閥進(jìn)行細(xì)微的調(diào)節(jié)；4、在市場(chǎng)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(gòu)成方案如下：

裝置主要由四部分構(gòu)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(shù)參數(shù)

1、液壓系統(tǒng)額定壓力：16MPa；2、油缸推力：12-20噸可調(diào)；3、活塞桿移動(dòng)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(nèi)可調(diào)；6、工作介質(zhì)：水。

5.裝置的組成及關(guān)鍵部件

5.1裝置的組成

殼體水壓試驗(yàn)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(gòu)成。

液壓站產(chǎn)生具有一定壓力的壓力油，通過(guò)液壓膠管輸送到密封壓緊裝置的油缸內(nèi)，推動(dòng)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(yàn)裝置的主體部分，主要由槽鋼支架、下臺(tái)面板、支撐和連接上下板的四個(gè)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(diǎn)壓力表、手動(dòng)試壓泵、壓力表和閥門(mén)等組成。通過(guò)管道增壓泵可迅速將水箱中的水輸送到被打壓的殼體內(nèi)并使殼體內(nèi)的壓力達(dá)到接近要求的壓力（如0.9MPa），然后通過(guò)操作手動(dòng)試壓泵繼續(xù)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(dòng)和停止按鈕等。

5.2關(guān)鍵部件

（1）液壓站

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

（2）油缸

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

油缸內(nèi)徑可用下式計(jì)算：D1=（4 P1/πp1）0.5（1）；式中：D1—油缸內(nèi)徑；P1—活塞推力；p1—液壓油壓力。殼體主腔法蘭口處水壓產(chǎn)生的反力可用下式計(jì)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(shí)際工作時(shí)，考慮安全系數(shù)n，活塞推力應(yīng)不小于主腔法蘭口處反力，即：P1 ≥nP2 （3）；當(dāng)主腔法蘭口面積A=1163 cm2 ，水壓力p2 =1MPa時(shí)，代入式（2）可計(jì)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(jì)算出油缸內(nèi)徑D1=109.7mm；取n=1.8，油缸內(nèi)徑為：D1=129.1mm。通過(guò)以上計(jì)算的結(jié)果比較，取油缸內(nèi)徑D1=125mm，當(dāng)液壓油壓力p1=16 MPa時(shí)，可計(jì)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(shí)，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(tǒng)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(diào)節(jié)溢流閥使液壓油壓力變小時(shí)油缸推力也會(huì)變小。實(shí)際工作時(shí)的油缸推力約為13噸。f.活塞桿移動(dòng)速度通過(guò)計(jì)算可以確定：已知油缸行程為：L=200mm，內(nèi)徑為：D1=125mm，所以油缸此時(shí)的存油量為：V= （πD12/4）L=2.45（dm）3/min（升），設(shè)液壓系統(tǒng)流量為：Q = 8（dm）3/min（升/分），那么活塞桿移動(dòng)滿行程L時(shí)所用的時(shí)間為：t=V/Q =18.375（s），由此可得活塞桿移動(dòng)速度為：v=L/t =10.88 mm/s。

結(jié)束語(yǔ)：

隔爆型雙電源切換控制箱水壓試驗(yàn)裝置已在哈爾濱華富科技有限公司使用。經(jīng)過(guò)二年多的實(shí)際運(yùn)行表明，該裝置操作使用靈活方便，工作穩(wěn)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(dòng)強(qiáng)度大的不足。操作工人只需輕輕扳動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，且提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 聞邦春，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【K】第2卷 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2010.1

[2] 聞邦春，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【K】第4卷 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2010.1