防爆電機作為主要的動力設(shè)備，通常用于驅(qū)動泵、風(fēng)機、壓縮機和其他傳動機械等。隔爆型電機是防爆電機中最基礎(chǔ)的一種，因其外殼非密封的結(jié)構(gòu)特點，煤礦里的主要可燃性氣體瓦斯達到一定的濃度界限，當與外殼內(nèi)的火花、電弧、危險高溫等引燃源接觸時就可能發(fā)生爆炸；合理的設(shè)計是保證這時電機的隔爆外殼不僅不會損壞或變形，而且爆炸火焰或熾熱氣體通過接合面間隙傳出時，也不能引燃周圍的爆炸性氣體混合物。本文結(jié)合國家標準及機械設(shè)計基礎(chǔ)要求，淺談此類電機結(jié)構(gòu)尺寸、承壓、冷卻三個方面設(shè)計時注意事項。
一、隔爆尺寸設(shè)計注意事項
接合面的類型分平面接合面、圓筒形接合面或止口接合面，而隔爆型電機因其驅(qū)動需要還具有其*的轉(zhuǎn)軸接合面。隔爆接合面的設(shè)計主要應(yīng)該考慮接合面寬度、間隙及粗糙度三要素。Ⅰ類外殼接合面最小寬度和最大間隙均參照GB3836.2中表格具體數(shù)據(jù)，下面對4種接合面進行闡述。
（1）平面接合面。平面接合面一般在線盒蓋與線盒，端子板與出線孔，或者在變頻一體機中變頻殼體與電機殼體對接中應(yīng)用。大中型隔爆型電機外殼平面接合面一般采用銑、鏜工藝加工，較少用磨削工藝，一般設(shè)計粗糙度Ra為3.2μm，設(shè)計平面度公差不超過0.2mm。設(shè)計精度要求往往比標準要求高，以便于加工精度稍有不足，但仍符合國家標準。
（2）圓筒形接合面。圓銅形接合面在隔爆型電機中可應(yīng)用于電纜連接器的安裝，接線端子的安裝等。如果圓筒形接合面包含密封槽，則槽寬不能計算在內(nèi)，被槽隔斷部分的寬度也不能相加。圓筒形接合面經(jīng)濟可靠的實現(xiàn)手段為車加工，其精度選擇一般為孔加工8級或7級，軸加工則相應(yīng)提高一個精度等級，一般設(shè)計粗糙度Ra為3.2μm。注：圓筒形接合面的隔爆間隙是指孔、軸直徑差。
（3）止口接合面。在隔爆型電機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，端蓋、軸承端蓋等的安裝通常采用止口接合面設(shè)計。止口接合面實際上是結(jié)合了平面接合面和圓筒形接合面的特征。需要注意的是，如果止口圓筒部分的間隙太大或?qū)挾容^小，或?qū)?yīng)拐角倒角超過1mm，即被倒角隔斷，則只計算平面接合面的寬度L及距離l；而平面接合面的距離l如果太小或者與圓筒形接合面之間被隔斷（大于1mm的倒角或密封槽等），則只計算圓筒形接合面的寬度。
（4）轉(zhuǎn)軸接合面。轉(zhuǎn)軸接合面是旋轉(zhuǎn)電機的固有特征，除電機轉(zhuǎn)軸與端蓋配合應(yīng)用外，在一些需裝旋鈕的防爆電氣設(shè)備中也有應(yīng)用。轉(zhuǎn)軸接合面是圓筒形接合面中特殊的一種，其區(qū)別在于旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)軸的隔爆面需設(shè)計成在正常運行中不會磨損的結(jié)構(gòu)。
二、隔爆電機承壓設(shè)計的注意事項
隔爆型電機與普通電機的最大區(qū)別在于其外殼須能承受內(nèi)部的爆炸壓力，爆炸發(fā)生時不應(yīng)發(fā)生影響防爆型式的性變形或損壞，接合面任何部位的間隙都不應(yīng)有性的增大。通常采用靜壓法試驗：在外殼內(nèi)部加滿水，加壓到1MPa，保壓10s以上，如沒有通過外殼壁泄漏或變形，則認為過壓試驗合格。
隔爆電機承壓部件主要由隔爆外殼、外殼端蓋、法蘭等，設(shè)計要著重考慮他們的強度及配合。根據(jù)防爆殼體結(jié)構(gòu)：圓筒形防爆外殼、方形防爆外殼等的不同，計算方法也有所不同；主要方法有理論計算和有限元分析兩種方法；理論計算很難精確的對局部受力情況進行計算；但有限元分析更快速直觀的得到整個結(jié)構(gòu)的受力情況，進行優(yōu)化設(shè)計，從而避免爆炸實驗時局部應(yīng)力集中造成的殼體失效。
三、隔爆電機冷卻設(shè)計的注意事項
一般電機的冷卻方式有氣冷、液冷、氣液冷等。鑒于煤礦應(yīng)用環(huán)境的特點，煤塵較多不利于氣冷，所以煤礦設(shè)備普遍采用液冷方式?，F(xiàn)在防爆電機水道主要有折返式和螺旋式兩種，下面對此進行比較論述。
（1）折返式水道結(jié)構(gòu)。折返式水道的加工可以采用兩種方式：一種是直接在厚壁外殼上用數(shù)控鏜床切削出來折返的水道，然后外面焊接蓋板，優(yōu)點在于水道光滑，水阻小，相鄰水道之間無串水，有利于提高冷卻效果；缺點是鏜削加工效率低，編程麻煩，成本高。另一種是在筒體外周上焊接筋板，間隔出來折返的連續(xù)水道，然后再焊蓋板；優(yōu)點在于制作工藝簡單；缺點在于質(zhì)量與焊工的操作水平有關(guān)，焊道水阻大，易結(jié)垢。
（2）螺旋式水道結(jié)構(gòu)。螺旋式水道主要由輔以蓋板和套接外殼兩種方法；因螺旋式“扣接蓋板"操作起來費時難度大，一般不采用，通常采用過盈熱套外殼的方法。根據(jù)材料的膨脹系數(shù)和實際升高溫度計算外殼直徑可脹出的尺寸，設(shè)計較大的過盈量，防止相鄰水道之間串水。該種結(jié)構(gòu)的水道水阻小，冷卻效果好；其缺點：水道一旦水壓意外過高，導(dǎo)致外殼脹包，內(nèi)外殼間出現(xiàn)間隙，造成外殼不可修復(fù)而報廢。因此，一般在進水口設(shè)置減壓閥確保正常運行。
大功率電機因軸發(fā)熱比較嚴重，會考慮給軸承降溫，而在軸承端蓋上設(shè)計環(huán)形水道。同一設(shè)備的幾個部件都有水道時，一般采用并行供水；或采用水口加密封圈直接對接的方式，使接入水更簡單方便。
總之，設(shè)計隔爆型電機時，電機外殼的尺寸、結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)實際需要進行計算和選擇，建議設(shè)計精度要比國家或相關(guān)行業(yè)標準高一些，以便因加工誤差造成不必要的損失。防爆電機設(shè)計時要綜合各方面考慮，在滿足防爆標準及規(guī)定前提下，采用科學(xué)的方法進行計算和比較，才能設(shè)計出更好的產(chǎn)品。
