摘要:近年來,我國的各行各業建設迅速,在目前工業生產及生活實踐過程中,隔爆電機有著十分廣泛的應用,并且在實際應用中具有不可替代的價值及意義,因而需要確保隔爆電機應用的合理性及科學性。本文就隔爆電機結構設計相關注意事項進行分析,從而使隔爆電機結構設計得到更加合理的效果,滿足實際需求。

探析隔爆電機結構設計改進措施

關鍵詞:隔爆電機、結構設計、改進措施

引言

防爆電機作為主要的動力設備,通常用于煤礦井下,驅動泵、風機、壓縮機和其他傳動機械等。本文結合國家標準及機械設計基礎要求,淺談此類電機結構尺寸、承壓、冷卻三個方面設計時注意事項。防爆電機在分類中應該按照電機類型、應用場所、防爆原理以及主機和用途來進行劃分,它與普通電機的不同之處在于,它多了一個防爆標志,也就是 Ex標志。

1防爆電機發展趨勢分析

機電一體化技術是以微電子為主導的多種新興技術與精密機械融合的綜合性高技術。與防爆電機密切相關,需求量較大的機電一體化產品為變頻調速防爆電機。國外防爆電機制造廠,充分吸收普通電機的先進的制造工藝,在鑄造、沖壓、金加工、絕緣處理等各方面,采用先進的技術與設備,確保加工質量。在生產中較多地采用自動檢測技術,保證零部件的質量。根據環保指標要求,設計開發高效節能產品現代防爆電機幾乎都是節能產品。美國從節省能源出發,強調電機提高效率,發展超高效率電機,把節約電能列入國家的法規。不僅如此,以環保指標作為開發新產品的要求,大力降低噪聲。節能和環保將成為防爆電機行業的主流。

2隔爆電機結構設計中的相關注意事項

2.1隔爆電機尺寸設計中有關注意事項

在隔爆電機的結構構成中,隔爆接合面屬于十分重要的組成部分,就目前而言,其主要包括圓筒形、平面性以及止口形,同時,由于隔爆電機自身特殊性,其中還存在轉軸接合面。在對隔爆電機接合面進行設計時,需考慮的要素主要包括三個方面的內容,即寬度、間隙及粗糙度三個方面,其具體設計分析如下。

首先,對平面接合面合理設計:對于隔爆電機中的平面接合面,一般而言,都是在各個部分的對接中進行應用,其中包括線盒蓋與接線盒對接,端子板與出線孔之間對接,還有變頻殼體與電機殼體之間對接。在當前大中型隔爆電機的加工過程中,對于其中的外殼平面接合面,在實際加工中,選擇的工藝基本上都是銑鏜工藝,磨削工藝雖然有所應用,但是,比較少。在該接合面實際設計中,對于其粗糙度,通常都將其確定為3.2um,而設計平面度的公差通常都使其處于0.2mm內,同時,對于其設計精度,相比標準精度一般都會設置的比較高,其原因就是在實際加工中即便精度存在一定偏差,也可以符合國家有關標準。

其次,對圓筒接合面合理設計:就當前隔爆電機中的接合面結構而言,圓筒接合面也是比較重要的一種類型,這種類型接合面的安裝位置主要是電纜連接器,也會安裝在接線端子中。對于圓筒接合面設計,如果實際設計中會涉及到密封槽,則在尺寸的計算中,需要將槽寬去除,同時,需要注意被槽隔斷部分,其寬度可以相加。在目前的隔爆電機結構組成中,圓筒接合面主要就是在電纜連接器中進行安裝,還有在接線端子中的安裝。在圓筒形接合面的設計過程中,若其中包含密封槽,則密封槽槽寬不能計算在之內,且對于被槽隔斷部分,其寬度也能夠進行相加。對于圓筒形接合面,在各種加工方式中,最經濟合理的一種為車加工,但需要注意精度的控制,以保證加工質量。

止口接合面設計:對于隔爆電機結構設計而言,在端蓋及軸承端蓋的安裝方面,通常都會選擇止口結合方式,但在這一過程中需要注意的一點就是,對于止口圓筒部分,若其間隙設置缺乏合理性,則會出現被倒角隔斷情況,此時,只需計算平面接合面寬度及距離。但是,需要對接合面距離進行控制,若過小,或者與圓筒接合面之間存在隔斷,則只需要對圓筒接合面寬度進行計算即可,從而保證其設計合理性。

轉軸接合面設計:在當前的隔爆電機結構中,轉軸接合面屬于比較特殊的一種類型,其實際上屬于圓筒接合面中的一種,但與普通圓筒接合面不同的就是對轉軸接合面的設計,應保證其不會被磨損,這樣才能夠實現其更好的應用。

2.2隔爆電機冷卻設計中的有關注意事項

隔爆電機的冷卻設計中,其主要內容就是對電機水道進行合理設計,就目前的防爆電機應用而言,電機水道主要包括兩種形式,即折返式水道與螺旋式水道兩種。首先,折返式水道結構設計:在實際加工過程中的形式主要包括兩種,一種方式就是利用數控鏜床在厚壁外殼上直接將折返水道切削出來,在此基礎上在外部利用鋼板實行焊接,對于這種加工方式而言,所表現出的優點是水道相對比較光滑,存在的水阻相對比較小,對于相鄰兩水道而言,并不會出現串水狀況,因而可以增強冷卻效果。但這種方式也存在一定缺陷,主要體現就是效率相對較低,且編程較煩瑣,工藝成本相對比較高;

對于螺旋式水道而言,主要就是選擇筋板在筒體外周實行焊接,從而隔開折返連續水道,然后實行蓋板焊接,該方式優點為工藝比較簡單,缺點就是質量受人為因素影響比較大,同時,焊道水阻也很大,很可能會有結構狀況出現,對于水道暢通會產生影響。對于螺旋式水道結構,在設計過程中,常見的方法主要包括兩種:其一為蓋板設計,其二為套接外殼設計。然而,對于螺旋式扣接蓋板而言,其操作相對比較困難,通常都不選擇這種方式,主要就是應用過盈熱套外殼方式。在實際設計過程中,應當對材料線脹系數及實際溫度注意,計算外殼直徑的脹出尺寸,所設計的過盈量應當比較大,以避免相鄰兩水道之間有串水情況發生。在這一結構中,其水道阻力較小,所產生的冷卻效果比較理想,但缺陷也比較明顯,即水道中的水壓一旦過高,則會造成外殼脹包情況出現,在內外殼間存在間隙,導致無法對外殼進行修復,最終報廢。所以,一般在進水口位置會進行減壓閥的設置,確保正常運行。

2.3防爆電機轉軸密封結構

電機轉軸貫通處的密封設計是該電機防護等級達到IP65的關鍵點。通常對該密封的設計都是采用迷宮回路的結構,使用迷宮環與外殼形成曲折通道,在軸向上保持0.5mm的間隙,徑向上保持0.2mm的間隙,使粉塵難于沿該通路進入電機內部。但是,該種結構由于加工困難,裝配精度要求高,對于小電機軸向無定位時,軸向間隙很難得到保證。容易產生迷宮環與電機端蓋相擦的故障,因而有一定的局限性。

為解決此問題我們在此提出了一種新型密封設計。本設計采用軸面油封與骨架型油封的組合來解決IP65所規定的防護要求,利用軸面油封的旋轉特性及骨架油封的靜止特性,分別與端蓋及軸構成一個2級迷宮結構,可有效的保證電機在旋轉與靜止狀態都可以滿足IP65的要求。軸面油封內圈與轉軸通過過盈配合緊密結合在一起,可以有效地防止水和粉塵通過軸進入電機,外圈與端蓋小間隙配合,內襯橡膠圈靜止時與端蓋內端面接觸,可以把大部分水及粉塵擋在電機之外。骨架油封外圈與端蓋緊密結合在一起,內圓油封唇口與轉軸抱緊,這樣有效地防止液體與粉塵進入電機內部。通過兩道密封的組合能較好地滿足IP65的要求,且此種設計對加工及裝配的要求不高,對軸的竄動要求也不高,具有良好的實用性。

結語

在當前隔爆電機實際應用過程中,為能夠使隔爆電機的應用取得理想的效果,十分重要的一個方面就是需要對其進行結構設計,使其結構更加科學合理,為隔爆電機的更理想應用提供較好基礎與支持。所以,隔爆電機設計人員應當對隔爆電機結構設計加強重視,并且要把握各個方面設計中的注意事項,從而使隔爆電機結構設計取得更滿意的效果,實現其更滿意應用。

參考文獻

[1]劉凱華.隔爆型電機結構設計及爆炸試驗方案探討[J].煤炭技術,2017,36(02):257-259.

[2]王立臣.隔爆型電機接線腔連接件結構分析及注意事項[J].電氣防爆,2015(02):18-20.

[3]范偉,倪俊芳.隔爆電機隔爆結構研制[J].電工電氣,2012(08):55-57.