隔爆外壳的设计(供参考).docx

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防爆电器丛书
隔爆外壳的设计刘让编著
二零零七年八月浙江乐清
弯矩
Wz=
:-bh2（图7）
6
三经验公式
在中性轴为对称轴时，拉压应力在数值上相等。
外壳的强度问题，归根结底是外壳壁厚的计算,
按照GB3836的有关规定，爆炸压力若以静压力考虑，对I类UA和UB产品的外壳为1MPa;。
受内压操作的筒体外壳壁厚的计算：
PDe230P式中:
S：筒壁厚mm
P:容器工作压力MPa
De：容器内径mm
©:焊缝强度系数De=400-500mm采用人工单面焊接取©=>600mm采用人工双面焊接取©=[(T]:许用拉伸应力[(T]b/n(Tb材料的强度极限(Tb=380-400MPa(Q235)n：:为弥补钢板负公差所增加的厚度钢板厚度在20mm以下取C=1;厚于20mm取C=0
这一公式是大容器的经验公式，在防爆电器中壁厚大于20mm的很少，所以系数C要酌情考虑。
四大型矩形外壳的计算基础
1考虑材料塑性时梁的极限弯矩
一般的计算考虑材料是在弹性范围内工作，我们需要要进一步研究材料在受到弯曲时的最大正应力达到材料屈服极限以后的弯曲问题
纯弯曲时，梁的容许弯矩[W]=WX[c]
由以下分析可知，对于塑性材料制成的梁，以此[W]为梁的容许弯矩在强度方面尚未发挥材料的潜力。
把低碳钢的c—&曲线简化(1)当应力不超过cS时，材料符合虎克定律；⑵拉伸、压缩时的弹性模量相等，cs也相等；(图8)(3)应力达到cs后，应变在此应力下增加，当外力大到一定时，距中性轴最远的应力为cmax=cS此时Ms=cSXW，这即(*)式所允许的最大弯矩，此时，材料并无塑性变形。(图9)当外力继续增加，横截面上的正应力将按cS值逐渐向中性轴发展，最后，全部达到cS,此时的弯矩，就是考虑材料塑性时的极限弯矩Mjx,此时横截面上各点均发生塑性变形，在不增加外力的情况下，整个梁将继续变形，前已说，由于卸载规律，材料发生强化作用，实际的Mjx比理想值要大。
具体分析一下Mjx的变化。
按静力平衡条件，整个横截面上的法向内所有元素所组成的合力N=0(图11)
N二A1cSdA+Aa(-cS)dA二0
得Al=AaAl:受拉面积Aa：受压面积N二0也是确定中性轴位置的条件，在此条件下，法向内力元素所组成的力偶矩就
Si+Sa=2SS为半个横截面的面积对中性轴的面积矩1藏面27对于矩形截面(图12)对不同的截面形状Mjx/M的比值不同，但都大于Ws为塑性抗弯截面模量(cm3)对于具有水平对称轴的横截面Sl=Sa=S(TS(Si+Sa)Ws=2S所以，在考虑材料塑性时梁的容许弯矩［Mjx］也就相应地会比［M］有所增大。见下表是梁的极限弯矩MjxMjxsWs将Mjx=csWs与MsW相比较得bh?
Ws=2S=——4Mjx_Ws
MW2s_Axh_bxhxh_也
24248
_cs[ydA+ydA]A1Aa
Mjx_ycsdA+(-y)(-cs)daA1Aa
jr
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E13
几点说明:
1初绕度实际上是利用材料的卸载规律，提高材料的强度；（图13a）
2板材焊筋是提高零件的抗弯矩；（图13b）
3板材上压筋是综合1,2的效应，即既利用卸载规律又提高抗弯矩。（图13c）
4对薄板而言，板材是绕着X,Y轴弯曲的，因而板材的变形是X,Y两方向的综合。（图
14a、14b、14c)四矩形薄板大挠度近似计算方法
近似计算的两个要点：
1掌握并集中考虑矩形薄板的最大应力部位
(1)对侧压均布的薄板的最大应力部位与最大形变部位是相对应的；
⑵最大变形如边界是刚性的，是在垂直于长边的中点方向；
(3)最大应力点在矩形板的中心，向长边垂直方向。(图15)
最尢应力点
[最尢费形
]™I
最尢注瓶
B15
2把变形的弹性面理想化为圆弧组成。
(图16)
近似计算的几何关系（形变和位移关系），把矩形板的最大变形线看成一个长板条
J
r
a
\2
\挙一
a77
2/Ox
AB二矩形的短边a
下面受压，板条上弯，形成