隔爆電機(jī)零部件水壓試驗(yàn)工裝典型結(jié)構(gòu)淺析

根據(jù)GB 3836．2--2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備  第2部分：隔爆型“d”》第3篇《檢查和試驗(yàn)》的規(guī)定，隔爆型電氣設(shè)備外殼需進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證外殼能否有效地承受內(nèi)部爆炸，耐壓試驗(yàn)可用動(dòng)壓試驗(yàn)和靜壓試驗(yàn)兩種方法之一進(jìn)行。
 

國內(nèi)隔爆電機(jī)批量生產(chǎn)中，多采用靜壓試驗(yàn)的方法來判斷隔爆零部件承受壓力的能力。這是因?yàn)閯?dòng)壓試驗(yàn)需要對(duì)完整外殼進(jìn)行試驗(yàn)，必須在產(chǎn)品制造完畢后才能進(jìn)行，對(duì)生產(chǎn)組織沖擊較大；同時(shí)，如果外殼部件存在缺陷，動(dòng)壓試驗(yàn)時(shí)可能造成外殼變形或炸毀，造成廢品和事故，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。因此動(dòng)壓試驗(yàn)不能在零部件生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。而靜壓試驗(yàn)不存在上述缺點(diǎn)，試驗(yàn)設(shè)備可以按工藝流程布置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，保證了生產(chǎn)工序的連續(xù)性。靜壓試驗(yàn)的壓力介質(zhì)一般選用加有防銹劑和清洗劑的水溶液，在試驗(yàn)過程中能對(duì)被試零部件起到一定的清洗作用，所以在生產(chǎn)中也稱為水壓試驗(yàn)。它具有成本低、安全可靠、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

隔爆電機(jī)零部件主要包括機(jī)座、端蓋、接線盒蓋、軸承內(nèi)蓋等。水壓試驗(yàn)時(shí)，要求被試零部件的固定盡可能模擬實(shí)際裝配狀態(tài)，即在試驗(yàn)過程中的受力狀態(tài)接近或等同該零部件在整機(jī)工作中承受內(nèi)部爆炸性氣體爆炸時(shí)的實(shí)際受力情況。只有這樣，才能正確地評(píng)價(jià)零部件各部位的結(jié)構(gòu)功能。最理想的試驗(yàn)方法是將隔爆電機(jī)的各個(gè)零部件按裝配關(guān)系組裝在一起，結(jié)合面用橡膠密封，軸貫通部位用堵板封上，然后向電機(jī)空腔內(nèi)注水加壓，用這種方法試驗(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)單，各零部件在水壓作用下各部位的受力情況和電機(jī)實(shí)際工作中空腔內(nèi)爆炸性氣體爆炸時(shí)的受力情況一致，在對(duì)隔爆零部件進(jìn)行壓力試驗(yàn)的同時(shí)，也檢驗(yàn)了相關(guān)緊固件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和所有隔爆零部件結(jié)合面的剛性和密封性能。但這種試驗(yàn)方法無法檢測(cè)配合面的強(qiáng)度，并且要求所有零部件必須同時(shí)送達(dá)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，生產(chǎn)組織不便，而且因?yàn)樾枰獙?duì)隔爆零部件進(jìn)行組裝，效率很低，所以在生產(chǎn)中一般都采用單件水壓試驗(yàn)的方法。由于受作業(yè)面積的限制，大多數(shù)廠家都采用通用的水壓機(jī)，這樣模擬零部件實(shí)際裝配狀態(tài)的功能就需要有水壓工裝來保證。一般來說，水壓試驗(yàn)工裝結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)不當(dāng)，同樣會(huì)帶來一系列的問題，因此也不可掉以輕心，需認(rèn)真對(duì)待。以下選取幾種典型結(jié)構(gòu)作一淺析。

(1)保證試驗(yàn)?zāi)康牡墓ぱb結(jié)構(gòu)

水壓試驗(yàn)的目的是正確地評(píng)判工件外殼的強(qiáng)度和是否有缺陷。根據(jù)氣體平衡方程，在恒溫條件下，氣體壓縮前后滿足如下平衡方程

P1×V1＝P2×V2                (1)

式中  P1——壓縮前氣體壓力，一般取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓0．1 MPa

V1——被試工件空腔容積，m3

P2——試驗(yàn)壓力，按防爆標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定選取，Pa

V2——達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)氣體體積，m3

如果不設(shè)排氣裝置，零部件空腔內(nèi)氣體的體積在進(jìn)水加壓后，將被壓縮為原空腔容積的P1／P2倍，積留在工件空腔頂部。如果零部件空腔容積較大，而零部件上缺陷如氣孔、砂眼較小時(shí)，這部分氣體不能及時(shí)排出會(huì)影響到試驗(yàn)對(duì)零部件頂部結(jié)構(gòu)性能的正確評(píng)判。常用的工裝需設(shè)排氣裝置，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示；該結(jié)構(gòu)可以通過彎嘴旋塞、排氣管保證在水壓試驗(yàn)時(shí)工件內(nèi)腔氣體全部排出，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

(2)方便現(xiàn)場(chǎng)操作的工裝結(jié)構(gòu)

批量生產(chǎn)時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，通常要求工裝操作方便。以YB2—IIC系列隔爆型電機(jī)機(jī)座為例，該機(jī)座水壓試驗(yàn)時(shí)需對(duì)機(jī)座出線口部位進(jìn)行密封，傳統(tǒng)的方法是用一外形與出線口部位相同的鋼板和密封墊直接堵上，用四個(gè)螺釘緊固，這樣操作時(shí)拆裝非常麻煩。改進(jìn)后的工裝典型結(jié)構(gòu)如圖2所示，使用時(shí)將鉤子掛在機(jī)座出線口凸臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將堵板頂緊達(dá)到密封作用。試驗(yàn)完畢后反方向動(dòng)作卸下工裝，操作極為方便。
(3)提高通用化水平的工裝結(jié)構(gòu)

提高工裝的通用性，不僅能降低工具費(fèi)用的投入，而且可以方便管理，因此，通用化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員遵循的重要規(guī)則之一。在對(duì)NEX系列防爆電機(jī)接線盒座進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，只要控制其斜面而傾角相同，通常采用圖3所示工裝結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)提高通用性。
(4)保證產(chǎn)品質(zhì)量的工裝結(jié)構(gòu)

水壓試驗(yàn)工具選擇不當(dāng)，在試驗(yàn)時(shí)由于較大的頂緊壓力會(huì)對(duì)工件造成較大的塑性變形，有時(shí)難以恢復(fù)，影響裝配后電機(jī)的性能。例如，在對(duì)隔爆電機(jī)端蓋進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，簡(jiǎn)單地使用一鋼板直接壓在軸承室外端面上，然后施加預(yù)緊力，軸向剛性較差的工件在巨大的壓力作用下引起變形，破壞了端蓋軸承室部位的加工精度，造成電機(jī)裝配后軸承溫升超標(biāo)、響聲異常等質(zhì)量問題。為了避免此問題發(fā)生，在對(duì)該部位進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，多采用圖4的工裝結(jié)構(gòu)。
采用浮動(dòng)堵板對(duì)軸承室部位進(jìn)行密封，壓緊力作用點(diǎn)與支撐力作用點(diǎn)一致，進(jìn)而減小水壓試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，以上的幾種典型工裝結(jié)構(gòu)是可行的。在隔爆電機(jī)的批量生產(chǎn)中，科學(xué)地設(shè)計(jì)并使用水壓工裝，可以減少費(fèi)用支出，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。