隔爆電機零部件水壓試驗工裝典型結構淺析

根據GB 3836．2--2000《爆炸性氣體環境用電氣設備  第2部分：隔爆型“d”》第3篇《檢查和試驗》的規定，隔爆型電氣設備外殼需進行耐壓試驗，目的是驗證外殼能否有效地承受內部爆炸，耐壓試驗可用動壓試驗和靜壓試驗兩種方法之一進行。
 

國內隔爆電機批量生產中，多采用靜壓試驗的方法來判斷隔爆零部件承受壓力的能力。這是因為動壓試驗需要對完整外殼進行試驗，必須在產品制造完畢后才能進行，對生產組織沖擊較大；同時，如果外殼部件存在缺陷，動壓試驗時可能造成外殼變形或炸毀，造成廢品和事故，影響生產的正常運行。因此動壓試驗不能在零部件生產現場進行。而靜壓試驗不存在上述缺點，試驗設備可以按工藝流程布置在生產現場，保證了生產工序的連續性。靜壓試驗的壓力介質一般選用加有防銹劑和清洗劑的水溶液，在試驗過程中能對被試零部件起到一定的清洗作用，所以在生產中也稱為水壓試驗。它具有成本低、安全可靠、無污染等優點。

隔爆電機零部件主要包括機座、端蓋、接線盒蓋、軸承內蓋等。水壓試驗時，要求被試零部件的固定盡可能模擬實際裝配狀態，即在試驗過程中的受力狀態接近或等同該零部件在整機工作中承受內部爆炸性氣體爆炸時的實際受力情況。只有這樣，才能正確地評價零部件各部位的結構功能。最理想的試驗方法是將隔爆電機的各個零部件按裝配關系組裝在一起，結合面用橡膠密封，軸貫通部位用堵板封上，然后向電機空腔內注水加壓，用這種方法試驗，設備簡單，各零部件在水壓作用下各部位的受力情況和電機實際工作中空腔內爆炸性氣體爆炸時的受力情況一致，在對隔爆零部件進行壓力試驗的同時，也檢驗了相關緊固件的結構強度和所有隔爆零部件結合面的剛性和密封性能。但這種試驗方法無法檢測配合面的強度，并且要求所有零部件必須同時送達試驗現場，生產組織不便，而且因為需要對隔爆零部件進行組裝，效率很低，所以在生產中一般都采用單件水壓試驗的方法。由于受作業面積的限制，大多數廠家都采用通用的水壓機，這樣模擬零部件實際裝配狀態的功能就需要有水壓工裝來保證。一般來說，水壓試驗工裝結構較為簡單，但設計不當，同樣會帶來一系列的問題，因此也不可掉以輕心，需認真對待。以下選取幾種典型結構作一淺析。

(1)保證試驗目的的工裝結構

水壓試驗的目的是正確地評判工件外殼的強度和是否有缺陷。根據氣體平衡方程，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，一般取標準大氣壓0．1 MPa

V1——被試工件空腔容積，m3

P2——試驗壓力，按防爆標準有關規定選取，Pa

V2——達到規定壓力時氣體體積，m3

如果不設排氣裝置，零部件空腔內氣體的體積在進水加壓后，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，這部分氣體不能及時排出會影響到試驗對零部件頂部結構性能的正確評判。常用的工裝需設排氣裝置，典型結構如圖1所示；該結構可以通過彎嘴旋塞、排氣管保證在水壓試驗時工件內腔氣體全部排出，達到試驗目的。

(2)方便現場操作的工裝結構

批量生產時，為提高生產效率，減輕工人勞動強度，通常要求工裝操作方便。以YB2—IIC系列隔爆型電機機座為例，該機座水壓試驗時需對機座出線口部位進行密封，傳統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，用四個螺釘緊固，這樣操作時拆裝非常麻煩。改進后的工裝典型結構如圖2所示，使用時將鉤子掛在機座出線口凸臺上，旋轉手柄帶動螺桿轉動，進而將堵板頂緊達到密封作用。試驗完畢后反方向動作卸下工裝，操作極為方便。
(3)提高通用化水平的工裝結構

提高工裝的通用性，不僅能降低工具費用的投入，而且可以方便管理，因此，通用化設計是設計人員遵循的重要規則之一。在對NEX系列防爆電機接線盒座進行水壓試驗時，只要控制其斜面而傾角相同，通常采用圖3所示工裝結構，此結構可以在一定范圍內提高通用性。
(4)保證產品質量的工裝結構

水壓試驗工具選擇不當，在試驗時由于較大的頂緊壓力會對工件造成較大的塑性變形，有時難以恢復，影響裝配后電機的性能。例如，在對隔爆電機端蓋進行水壓試驗時，簡單地使用一鋼板直接壓在軸承室外端面上，然后施加預緊力，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，造成電機裝配后軸承溫升超標、響聲異常等質量問題。為了避免此問題發生，在對該部位進行試驗時，多采用圖4的工裝結構。
采用浮動堵板對軸承室部位進行密封，壓緊力作用點與支撐力作用點一致，進而減小水壓試驗對產品質量的影響。

多年的生產實踐證明，以上的幾種典型工裝結構是可行的。在隔爆電機的批量生產中，科學地設計并使用水壓工裝，可以減少費用支出，降低勞動強度，提高生產效率，保證產品質量。