IIC類鋼板機座加大接線盒防爆電機結構設計

(中達電機股份有限公司，江蘇無錫 214145)

0 引言

根據客戶需求，我公司設計制造了一批防爆標志ExdⅡCT4 Gb、鋼板焊接機座、加大接線盒，采用皮帶輪傳動、V6安裝的WF1戶外中等防腐防爆電機，通過嚴格的合理設計滿足客戶的特殊要求，下面就該批次防爆電機特殊要求的結構設計進行論述。

1 設計分析

隔爆型電動機是一種具有隔爆外殼的防爆電氣設備[1]，其外殼能夠承受通過外殼的任何接合面或者結構間隙進入外殼內部的爆炸性混合物在內部爆炸而不損壞，并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸氣形成的爆炸性氣體環境的點燃[2]。隔爆接合面作為隔爆電機最重要的零部件，其三要素為隔爆間隙、隔爆面長度和表面粗糙度[3]，而隔爆間隙是隔爆電機設計的關鍵。

由于客戶對外接電纜有較大要求，需加大接線盒，常規鑄件機座無法滿足安裝要求，因交期和開模費用有限，必須采用鋼板焊接機座，但焊接機座加工變形量大，同心度不易保證，勢必會使ExdⅡCT4 Gb電機隔爆間隙變小。再者，客戶要求采用皮帶輪傳動方式[4]，由于徑向力的作用，因此軸伸端必須采用NU柱軸承，但NU柱軸承的游隙要大于球軸承的游隙[5]，游隙變大加上機械加工件的累積誤差會因隔爆間隙更小而造成電機抱軸[6]。為此必須進行合理的設計采取有效的措施，以保證所需的隔爆間隙。

而該批防爆電機為V6安裝方式、使用于WF1戶外中等防腐環境，必須采取有效措施對電機進行防水、防腐蝕處理。

2 結構設計

2.1 隔爆間隙

本批次隔爆電機防爆標志ExdⅡCT4 Gb，外殼隔爆容積V>2000cm2，根據標準規定：(1)靜配合隔爆面：隔爆面長度≥25mm，隔爆間隙≤0.20mm；(2)動配合隔爆面：隔爆面長度≥25mm，隔爆間隙≤0.30mm，最小徑向間隙k≥0.05mm，最大徑向間隙≤0.20mm[7]。

采用加大接線盒后，必須對機座出線座進行放大，出線座放大后會造成某些零部件的尺寸干涉(如接線盒座與搭子、吊環座，軸伸端注油管的位置干涉)，因此需要對機座出線座進行全新設計。在確保各部分尺寸不干涉和不影響接線盒座安裝、電機引線、接線方便等因素的前提下，通過縮小機座出線座坐筒外徑，將接線盒座與機座出線座止口配合部分設置在出線座的厚鋼板上，以保證安裝的同時避開零部件的位置干涉，如圖1所示。

圖1機座出線座

因焊接機座加工變形量大，需對焊接機座進行受力分析，通過加厚機座筒、底腳板、散熱片的厚度來確保機座強度。金加工前進行高溫退火去應力處理，以確保嚴格按金加工工藝操作。加強過程控制，將機座變形量降到最低，以確保機座同軸度[8]。加厚軸承內蓋上H62銅套的厚度，將銅套熱套在軸承內蓋上冷卻后通過多次少量的加工方式，以此減小因加工造成的變形量，從而減小機械加工件的累積誤差來保證隔爆間隙[9]。

為了承受皮帶輪的徑向力，軸伸端采用NU柱軸承，在滿足受力要求下，選取小游隙的軸承，以此來防止因游隙變大而使隔爆間隙變小而導致造成電機抱軸。為此，在符合防爆規程的前提條件下，結合客戶的需求，采用以下措施解決隔爆間隙的問題：隔爆間隙按防爆規程要求，按最大間隙0.3mm加工(即軸承內蓋軸孔走最大上差，轉軸隔爆檔走最小下差)。

2.2 軸頭防水

由于該批防爆電機為V6安裝，即帶底腳軸伸朝上的安裝方式且使用于WF1戶外中等防腐環境，需采取有效措施進行軸頭防水。為此需對軸伸的動配合處進行重新設計，加強機械密封：軸伸端端蓋上加裝防雨罩，軸承外蓋上加裝不銹鋼密封盤，密封盤與轉軸采用過盈配合，二者之間裝骨架油封，防護等級提升至IP56，完全可以滿足用戶的使用要求，結構如圖2所示。

圖2軸伸防水

對于采用皮帶輪傳動方式的防爆電機，除了軸伸端采用NU柱軸承外，還應注意電機非軸伸端必須鎖緊，轉軸必須進行調質處理，加強轉軸硬度，而且選A型鍵代替傳統的C型鍵或B型鍵，防止鍵的脫落[10]。

由于該批防爆電機使用于WF1戶外中等防腐環境，電機生產制造必須按“WF1戶外中等防腐工藝文件”要求進行，并且所有外露緊固件和標牌必須采用不銹鋼材質。由于防水的要求，采用KGB-6油杯代替常規黃銅油杯，該油杯采用不銹鋼材質帶密封帽樣式，完全滿足防水、防塵、防腐蝕，更適合防爆電機用于石化行業的WF1戶外中等防腐環境。

3 結語

防爆標志ExdⅡCT4 Gb的防爆電機采用鋼板焊接機座、負載傳動為皮帶輪傳動時，確保隔爆間隙是設計的關鍵。通過嚴格合理的結構設計確保符合防爆規程要求和滿足客戶的特殊要求，嚴格把控加工工藝和過程控制，減小機械加工件的累積公差，雙管齊下方可解決此項難題。

[1] GB/T 2900.35—2008.電工術語.爆炸性環境用電氣設備[S].

[2] 張顯力，張海鷗. 防爆電氣概論[M].北京：機械工業出版社，2014.

[3] GB 3836.1—2010爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求[S].

[4] 機械傳動裝置選用手冊編委會. 機械傳動裝置選用手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[5] 吳宗澤. 機械零件設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[6] 王波，關鶴.防爆電機抱軸故障原因分析及對策[J].電氣防爆，2016(1)：33-36.

[7] GB 3836.2—2010 爆炸性環境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備[S].

[8] JB/T 9593.1—2015 煤礦用隔爆型三相異步電動機技術條件 第1部分：YBK3系列煤礦井下用隔爆型三相異步電動機技術條件(機座號80～355)[S].

[9] JB/T 7565.4—2015 隔爆型三相異步電動機技術條件 第4部分：YB3系列隔爆型(ExdIICT1～T4)三相異步電動機(機座號63～355)[S].

[10] 機械手冊聯合編寫組.機械設計手冊[M].第2版.北京：化學工業出版社，1987.