隔爆外壳的计算.doc

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1、隔爆外壳的计算隔爆外壳的壁厚大多是依据现有产品的数据进行选择，但是也可以进行一些简单的理论计算，作为理论根据。隔爆外壳大多为长方形或圆筒形。外壳的计算就是确定外壳的壁厚，法兰的厚度以及选择紧固螺钉的大小和数量。一长方体外壳壳壁厚度的计算在计算长方体外壳壁厚时可以采用下面的公式：（1）式中δ壁厚的计算厚度cm；b矩形薄板短边长度cm；k安全系数；C应力系数；见表1；p设计压力，MPa；σT薄板材料的屈服极限，MPa。表1应力系数Ca/b1.01.11.21.31.41.51.6∞C0.13740.16020.18120.19680

2、.21000.22080.22080.2208a为矩形薄板长边的长度cm分析式(1)和表1，可以得到薄板的边长比a/b与薄板的厚度δ的关系，如表2所示。表2薄板厚度δ和边长比a/b的关系a/b1.01.11.21.31.41.51.6∞δ0.0273a0.0268a0.0261a0.0251a0.0241a0.0231a0.0216a0.0216a按照表2数据，可以画出长方形薄板的边长比与厚度的关系曲线，如图1所示。图1长方形薄板的边长比与厚度的关系曲线从图1中可以看出，长方形薄板的厚度δ随边长比a/b的增加而呈非线性地减小。当

3、边长比a/b=1.0，也就是说，在正方形时，薄板的厚度最大，δ=0.0237a；当边长比a/b=1.5时，薄板的厚度δ=0.0231a，此时的厚度为正方形的85％。在长方形隔爆外壳的设计中，通常认为，长方形外壳的大侧面的长边a与短边b之比约为3/2，是一种比较合理的结构比例，而外壳的厚度（小侧面，第三边）应该根据内部安装元器件的尺寸来确定。在计算外壳壁厚时，只要计算得大侧面的厚度，就可以基本上确定其他壳壁的厚度了，当然，也可以将所有的壳壁的厚度计算后得到一个合适的厚度。举例说明：试计算外形尺寸为1000mm×750mm×350m

4、m钢制结构（Q235-A）外壳壁厚1计算底板（1000×750大侧面）壳壁的厚度：查表1求C：a/b=1000/750=1.33，C=0.1990；另外，令p=1MPa、σT=240MPa，k=1.3，然后，将这些数值代入式(1)，计算得到δ1=2.46cm。2计算顶板（750×350小侧面1）壳壁的壁厚：查表1求C：a/b=750/350=2.1429，C=0.2208；另外，令p=1MPa、σT=240MPa，k=1.3，然后，将这些数值代入式(1)，计算得到δ2=1.21cm。3计算侧板（1000×350小侧面2）壳壁的壁

5、厚：查表1求C：a/b=1000/350=2.8571，C=0.2208；另外，令p=1MPa、σT=240MPa，k=1.3，然后，将这些数值代入式(1)，计算得到δ3=1.21cm。从上述的理论计算可以看出，底板厚度应该选取δ=25mm，顶板和侧板的厚度应该选取δ=13mm。但是，一个箱体具有不同的壁厚，显然不能令人满意。为改变这种情况，在底板上焊接加强筋，以减小底板的厚度。如采用合适的十字形加强筋的话，就把底板分成面积相等的4小块，每一小块的尺寸为500×375。这时，按式(1)计算出δ4=1.22cm。这个数值和顶板、侧

6、板的厚度基本相同。根据上述的理论计算和实际的设计经验，建议这个隔爆外壳壁厚的设计厚度选取δ=15mm上述计算经过计算机模拟计算和防爆的相关试验完全满足要求。二圆筒形隔爆外壳壁厚的计算计算圆筒形隔爆外壳的壁厚时可以采用下列公式：（2）式中：δ圆筒形外壳的壁厚，cm；P设计压力，MPa；Di圆筒形外壳的内径，cm；〔σ〕t设计温度下圆筒形外壳材料的许用应力，MPaφ焊缝系数，见表3表3焊缝系数焊缝种类探伤范围100％无损探伤局部无损探伤不做无损探伤双面对接焊1.00.90.7单面对接焊焊缝全长有垫板0.90.80.65焊缝全长无垫板

7、0.750.70.6现举例如下：试计算内径为300mm的钢质结构（Q235-A）圆筒形隔爆外壳的壁厚。设：设计压力p=1MPa，钢板采用单面对接焊，并且不做无损探伤检查。查资料得Q235-A的许用应力=111.8MPa。数据代入公式（2）中，得圆筒形隔爆外壳的壁厚δ=0.23cm。可以采用3mm。三圆筒形隔爆外壳端盖壁厚的计算对于圆筒形隔爆外壳来说，它的端盖大致可以归纳为三种形式：半球形封头-圆筒-法兰型、半椭圆截面形封头-圆筒-法兰型和平面型，如图2所示。abc图2圆筒形隔爆外壳端盖结构示意图a半球形封头-圆筒-法兰型端盖；b

8、半椭圆截面形封头-圆筒-法兰型端盖；c平面型端盖。对于半球形封头-圆筒-法兰型端盖，圆筒部分的壁厚δ0可以按照下式计算：(3)封头部分的壁厚可以按照下式计算：(4)这里需要指出的是，半球形封头与圆筒之间的连接可以设置半径为5-10mm的圆角，这样可以有效地减少弯