隔爆电机零部件水压试验工装的典型结构

隔爆电机零部件水压试验工装典型结构浅析

根据GB 3836.2--2000《爆炸性气体环境用电气设备  第2部分:隔爆型“D”》第3篇《检查和试验》的规定,隔爆型电气设备外壳需进行耐压试验,目的是验证外壳能否有效地承受内部爆炸,耐压试验可用动压试验和静压试验两种方法之一进行。
 

国内隔爆电机批量生产中,多采用静压试验的方法来判断隔爆零部件承受压力的能力。这是因为动压试验需要对完整外壳进行试验,必须在产品制造完毕后才能进行,对生产组织冲击较大;同时,如果外壳部件存在缺陷,动压试验时可能造成外壳变形或炸毁,造成废品和事故,影响生产的正常运行。因此动压试验不能在零部件生产现场进行。而静压试验不存在上述缺点,试验设备可以按工艺流程布置在生产现场,保证了生产工序的连续性。静压试验的压力介质一般选用加有防锈剂和清洗剂的水溶液,在试验过程中能对被试零部件起到一定的清洗作用,所以在生产中也称为水压试验。它具有成本低、安全可靠、无污染等优点。

隔爆电机零部件主要包括机座、端盖、接线盒盖、轴承内盖等。水压试验时,要求被试零部件的固定尽可能模拟实际装配状态,即在试验过程中的受力状态接近或等同该零部件在整机工作中承受内部爆炸性气体爆炸时的实际受力情况。只有这样,才能正确地评价零部件各部位的结构功能。最理想的试验方法是将隔爆电机的各个零部件按装配关系组装在一起,结合面用橡胶密封,轴贯通部位用堵板封上,然后向电机空腔内注水加压,用这种方法试验,设备简单,各零部件在水压作用下各部位的受力情况和电机实际工作中空腔内爆炸性气体爆炸时的受力情况一致,在对隔爆零部件进行压力试验的同时,也检验了相关紧固件的结构强度和所有隔爆零部件结合面的刚性和密封性能。但这种试验方法无法检测配合面的强度,并且要求所有零部件必须同时送达试验现场,生产组织不便,而且因为需要对隔爆零部件进行组装,效率很低,所以在生产中一般都采用单件水压试验的方法。由于受作业面积的限制,大多数厂家都采用通用的水压机,这样模拟零部件实际装配状态的功能就需要有水压工装来保证。一般来说,水压试验工装结构较为简单,但设计不当,同样会带来一系列的问题,因此也不可掉以轻心,需认真对待。以下选取几种典型结构作一浅析。

(1)保证试验目的的工装结构

水压试验的目的是正确地评判工件外壳的强度和是否有缺陷。根据气体平衡方程,在恒温条件下,气体压缩前后满足如下平衡方程

P1×V1=P2×V2                (1)

式中  P1——压缩前气体压力,一般取标准大气压0.1 MPa

V1——被试工件空腔容积,m3

P2——试验压力,按防爆标准有关规定选取,Pa

V2——达到规定压力时气体体积,m3

如果不设排气装置,零部件空腔内气体的体积在进水加压后,将被压缩为原空腔容积的P1/P2倍,积留在工件空腔顶部。如果零部件空腔容积较大,而零部件上缺陷如气孔、砂眼较小时,这部分气体不能及时排出会影响到试验对零部件顶部结构性能的正确评判。常用的工装需设排气装置,典型结构如图1所示;该结构可以通过弯嘴旋塞、排气管保证在水压试验时工件内腔气体全部排出,达到试验目的。

(2)方便现场操作的工装结构

批量生产时,为提高生产效率,减轻工人劳动强度,通常要求工装操作方便。以YB2—IIC系列隔爆型电机机座为例,该机座水压试验时需对机座出线口部位进行密封,传统的方法是用一外形与出线口部位相同的钢板和密封垫直接堵上,用四个螺钉紧固,这样操作时拆装非常麻烦。改进后的工装典型结构如图2所示,使用时将钩子挂在机座出线口凸台上,旋转手柄带动螺杆转动,进而将堵板顶紧达到密封作用。试验完毕后反方向动作卸下工装,操作极为方便。
(3)提高通用化水平的工装结构

提高工装的通用性,不仅能降低工具费用的投入,而且可以方便管理,因此,通用化设计是设计人员遵循的重要规则之一。在对NEX系列防爆电机接线盒座进行水压试验时,只要控制其斜面而倾角相同,通常采用图3所示工装结构,此结构可以在一定范围内提高通用性。
(4)保证产品质量的工装结构

水压试验工具选择不当,在试验时由于较大的顶紧压力会对工件造成较大的塑性变形,有时难以恢复,影响装配后电机的性能。例如,在对隔爆电机端盖进行水压试验时,简单地使用一钢板直接压在轴承室外端面上,然后施加预紧力,轴向刚性较差的工件在巨大的压力作用下引起变形,破坏了端盖轴承室部位的加工精度,造成电机装配后轴承温升超标、响声异常等质量问题。为了避免此问题发生,在对该部位进行试验时,多采用图4的工装结构。
采用浮动堵板对轴承室部位进行密封,压紧力作用点与支撑力作用点一致,进而减小水压试验对产品质量的影响。

多年的生产实践证明,以上的几种典型工装结构是可行的。在隔爆电机的批量生产中,科学地设计并使用水压工装,可以减少费用支出,降低劳动强度,提高生产效率,保证产品质量。

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