引言

防爆電機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備，通常用于煤礦井下，驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和其他傳動(dòng)機(jī)械等。本文結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)要求，淺談此類電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸、承壓、冷卻三個(gè)方面設(shè)計(jì)時(shí)注意事項(xiàng)。防爆電機(jī)在分類中應(yīng)該按照電機(jī)類型、應(yīng)用場(chǎng)所、防爆原理以及主機(jī)和用途來進(jìn)行劃分，它與普通電機(jī)的不同之處在于，它多了一個(gè)防爆標(biāo)志，也就是 Ex標(biāo)志。

1防爆電機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分析

機(jī)電一體化技術(shù)是以微電子為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與精密機(jī)械融合的綜合性高技術(shù)。與防爆電機(jī)密切相關(guān)，需求量較大的機(jī)電一體化產(chǎn)品為變頻調(diào)速防爆電機(jī)。國(guó)外防爆電機(jī)制造廠，充分吸收普通電機(jī)的先進(jìn)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(jìn)的技術(shù)與設(shè)備，確保加工質(zhì)量。在生產(chǎn)中較多地采用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，保證零部件的質(zhì)量。根據(jù)環(huán)保指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)開發(fā)高效節(jié)能產(chǎn)品現(xiàn)代防爆電機(jī)幾乎都是節(jié)能產(chǎn)品。美國(guó)從節(jié)省能源出發(fā)，強(qiáng)調(diào)電機(jī)提高效率，發(fā)展超高效率電機(jī)，把節(jié)約電能列入國(guó)家的法規(guī)。不僅如此，以環(huán)保指標(biāo)作為開發(fā)新產(chǎn)品的要求，大力降低噪聲。節(jié)能和環(huán)保將成為防爆電機(jī)行業(yè)的主流。

2隔爆電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)注意事項(xiàng)

2.1隔爆電機(jī)尺寸設(shè)計(jì)中有關(guān)注意事項(xiàng)

在隔爆電機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shí)，由于隔爆電機(jī)自身特殊性，其中還存在轉(zhuǎn)軸接合面。在對(duì)隔爆電機(jī)接合面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮的要素主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即寬度、間隙及粗糙度三個(gè)方面，其具體設(shè)計(jì)分析如下。

首先，對(duì)平面接合面合理設(shè)計(jì)：對(duì)于隔爆電機(jī)中的平面接合面，一般而言，都是在各個(gè)部分的對(duì)接中進(jìn)行應(yīng)用，其中包括線盒蓋與接線盒對(duì)接，端子板與出線孔之間對(duì)接，還有變頻殼體與電機(jī)殼體之間對(duì)接。在當(dāng)前大中型隔爆電機(jī)的加工過程中，對(duì)于其中的外殼平面接合面，在實(shí)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(yīng)用，但是，比較少。在該接合面實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)于其粗糙度，通常都將其確定為3.2um，而設(shè)計(jì)平面度的公差通常都使其處于0.2mm內(nèi)，同時(shí)，對(duì)于其設(shè)計(jì)精度，相比標(biāo)準(zhǔn)精度一般都會(huì)設(shè)置的比較高，其原因就是在實(shí)際加工中即便精度存在一定偏差，也可以符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

其次，對(duì)圓筒接合面合理設(shè)計(jì)：就當(dāng)前隔爆電機(jī)中的接合面結(jié)構(gòu)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(huì)安裝在接線端子中。對(duì)于圓筒接合面設(shè)計(jì)，如果實(shí)際設(shè)計(jì)中會(huì)涉及到密封槽，則在尺寸的計(jì)算中，需要將槽寬去除，同時(shí)，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(jī)結(jié)構(gòu)組成中，圓筒接合面主要就是在電纜連接器中進(jìn)行安裝，還有在接線端子中的安裝。在圓筒形接合面的設(shè)計(jì)過程中，若其中包含密封槽，則密封槽槽寬不能計(jì)算在之內(nèi)，且對(duì)于被槽隔斷部分，其寬度也能夠進(jìn)行相加。對(duì)于圓筒形接合面，在各種加工方式中，最經(jīng)濟(jì)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(zhì)量。

止口接合面設(shè)計(jì)：對(duì)于隔爆電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，在端蓋及軸承端蓋的安裝方面，通常都會(huì)選擇止口結(jié)合方式，但在這一過程中需要注意的一點(diǎn)就是，對(duì)于止口圓筒部分，若其間隙設(shè)置缺乏合理性，則會(huì)出現(xiàn)被倒角隔斷情況，此時(shí)，只需計(jì)算平面接合面寬度及距離。但是，需要對(duì)接合面距離進(jìn)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(duì)圓筒接合面寬度進(jìn)行計(jì)算即可，從而保證其設(shè)計(jì)合理性。

轉(zhuǎn)軸接合面設(shè)計(jì)：在當(dāng)前的隔爆電機(jī)結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)軸接合面屬于比較特殊的一種類型，其實(shí)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(duì)轉(zhuǎn)軸接合面的設(shè)計(jì)，應(yīng)保證其不會(huì)被磨損，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)其更好的應(yīng)用。

2.2隔爆電機(jī)冷卻設(shè)計(jì)中的有關(guān)注意事項(xiàng)

隔爆電機(jī)的冷卻設(shè)計(jì)中，其主要內(nèi)容就是對(duì)電機(jī)水道進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，就目前的防爆電機(jī)應(yīng)用而言，電機(jī)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在實(shí)際加工過程中的形式主要包括兩種，一種方式就是利用數(shù)控鏜床在厚壁外殼上直接將折返水道切削出來，在此基礎(chǔ)上在外部利用鋼板實(shí)行焊接，對(duì)于這種加工方式而言，所表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)是水道相對(duì)比較光滑，存在的水阻相對(duì)比較小，對(duì)于相鄰兩水道而言，并不會(huì)出現(xiàn)串水狀況，因而可以增強(qiáng)冷卻效果。但這種方式也存在一定缺陷，主要體現(xiàn)就是效率相對(duì)較低，且編程較煩瑣，工藝成本相對(duì)比較高;

對(duì)于螺旋式水道而言，主要就是選擇筋板在筒體外周實(shí)行焊接，從而隔開折返連續(xù)水道，然后實(shí)行蓋板焊接，該方式優(yōu)點(diǎn)為工藝比較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)就是質(zhì)量受人為因素影響比較大，同時(shí)，焊道水阻也很大，很可能會(huì)有結(jié)構(gòu)狀況出現(xiàn)，對(duì)于水道暢通會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)于螺旋式水道結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中，常見的方法主要包括兩種：其一為蓋板設(shè)計(jì)，其二為套接外殼設(shè)計(jì)。然而，對(duì)于螺旋式扣接蓋板而言，其操作相對(duì)比較困難，通常都不選擇這種方式，主要就是應(yīng)用過盈熱套外殼方式。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)材料線脹系數(shù)及實(shí)際溫度注意，計(jì)算外殼直徑的脹出尺寸，所設(shè)計(jì)的過盈量應(yīng)當(dāng)比較大，以避免相鄰兩水道之間有串水情況發(fā)生。在這一結(jié)構(gòu)中，其水道阻力較小，所產(chǎn)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(huì)造成外殼脹包情況出現(xiàn)，在內(nèi)外殼間存在間隙，導(dǎo)致無法對(duì)外殼進(jìn)行修復(fù)，最終報(bào)廢。所以，一般在進(jìn)水口位置會(huì)進(jìn)行減壓閥的設(shè)置，確保正常運(yùn)行。

2.3防爆電機(jī)轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)

電機(jī)轉(zhuǎn)軸貫通處的密封設(shè)計(jì)是該電機(jī)防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP65的關(guān)鍵點(diǎn)。通常對(duì)該密封的設(shè)計(jì)都是采用迷宮回路的結(jié)構(gòu)，使用迷宮環(huán)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(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。但是，該種結(jié)構(gòu)由于加工困難，裝配精度要求高，對(duì)于小電機(jī)軸向無定位時(shí)，軸向間隙很難得到保證。容易產(chǎn)生迷宮環(huán)與電機(jī)端蓋相擦的故障，因而有一定的局限性。

為解決此問題我們?cè)诖颂岢隽艘环N新型密封設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用軸面油封與骨架型油封的組合來解決IP65所規(guī)定的防護(hù)要求，利用軸面油封的旋轉(zhuǎn)特性及骨架油封的靜止特性，分別與端蓋及軸構(gòu)成一個(gè)2級(jí)迷宮結(jié)構(gòu)，可有效的保證電機(jī)在旋轉(zhuǎn)與靜止?fàn)顟B(tài)都可以滿足IP65的要求。軸面油封內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸通過過盈配合緊密結(jié)合在一起，可以有效地防止水和粉塵通過軸進(jìn)入電機(jī)，外圈與端蓋小間隙配合，內(nèi)襯橡膠圈靜止時(shí)與端蓋內(nèi)端面接觸，可以把大部分水及粉塵擋在電機(jī)之外。骨架油封外圈與端蓋緊密結(jié)合在一起，內(nèi)圓油封唇口與轉(zhuǎn)軸抱緊，這樣有效地防止液體與粉塵進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。通過兩道密封的組合能較好地滿足IP65的要求，且此種設(shè)計(jì)對(duì)加工及裝配的要求不高，對(duì)軸的竄動(dòng)要求也不高，具有良好的實(shí)用性。

結(jié)語

在當(dāng)前隔爆電機(jī)實(shí)際應(yīng)用過程中，為能夠使隔爆電機(jī)的應(yīng)用取得理想的效果，十分重要的一個(gè)方面就是需要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，為隔爆電機(jī)的更理想應(yīng)用提供較好基礎(chǔ)與支持。所以，隔爆電機(jī)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)隔爆電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)重視，并且要把握各個(gè)方面設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，從而使隔爆電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取得更滿意的效果，實(shí)現(xiàn)其更滿意應(yīng)用。