采煤機用隔爆電控箱的改進設計*

胡文芳

(1.中國煤炭科工集團太原研究院有限公司， 山西 太原 030006;2.煤礦采掘機械裝備國家工程實驗室， 山西 太原 030006)

0 引言

隨著科技進步，人們對事物的審美及舒適度的要求越來越高，如何使電控箱的設計向著綠色環(huán)保、美觀及通用性方向發(fā)展，引發(fā)眾多設計者的關注[1]。原有隔爆電控箱的設計和制造更多的是滿足功能方面的需求，在符合殼體特殊的防爆要求下，未對結構、外形、美觀方面進行過多關注，導致設計制造出的產品多為粗放型，體積龐大，美觀度不高[2-3]，在實際應用中暴露出很多問題。如現(xiàn)有的電控箱在煤礦井下運行一段時間后，由于環(huán)境的潮濕，常常面臨淋雨、腐蝕等工況，易發(fā)生門與箱體的卡頓現(xiàn)象，開關門不順暢，給維修帶來了不便，已發(fā)生了數(shù)起礦工蠻力撬開電控箱門的事件。電控箱體在吊運過程中，存在重心不穩(wěn)、箱體傾斜嚴重的現(xiàn)象，存在發(fā)生砸傷作業(yè)人員的安全隱患。接地螺栓又大又長，在狹窄的安裝空間里，顯得十分突兀，而且為走線帶來眾多不便。針對上述在實際應用中暴露的弊端，從鉸鏈的樣式、吊環(huán)的分布、安裝座的結構、接地螺栓的規(guī)格等方面進行優(yōu)化設計，提高工作效率，降低成本。

1 鉸鏈結構的改進

某型隔爆電控箱整體外觀如圖1所示。門板與箱體采用鉸鏈連接，鉸鏈座及鉸接耳分別焊接于箱體及門板上，這種鉸接方式要求在裝配時必須保證焊接于箱體的鉸鏈座的軸心與焊接于門板的耳座孔同心[4]，否則易產生卡頓現(xiàn)象，從而導致門板關合變形或者耳座焊接不牢造成的門板掉落等突發(fā)事件，甚至引發(fā)砸傷事故。而焊接這種耳座，如果不進行配焊，兩者的同心度很難保證。所以實際加工時，是先將門板與法蘭板用螺栓連接，然后配焊門板的鉸接耳，這種方法費工費時費力。

鑒于此，進行了改進設計，將鉸鏈與箱體及門板的焊接改為螺栓緊固。在圖紙設計階段，就根據(jù)門板的重量確定好鉸鏈的樣式和數(shù)量，并確定好安裝鉸鏈的螺紋孔的大小尺寸及準確位置，鉸鏈座外購專業(yè)不銹鋼廠家生產的成品，既保證了其美觀性，又保證了兩鉸鏈軸的同心性。改進前后鉸鏈結構如圖2所示。

2 吊環(huán)數(shù)量及焊接位置的調整

為方便起重吊運作業(yè)，一般在隔爆箱體的左右兩側焊接吊環(huán)。原箱體上使用的吊環(huán)數(shù)量是2個，規(guī)格是2T，焊接于箱體的左右兩側，焊接位置如圖3所示。原位于箱體左側的吊環(huán)與下方的引入裝置有干涉，當引入裝置走線時，存在電纜與吊環(huán)之間的相互摩擦，長時間的摩擦易造成電纜外層護套的破損，最終引發(fā)電纜失爆等問題[5]，因此需要調整左側吊環(huán)的安放位置。由于箱體是不規(guī)則L型結構，在箱體右側僅焊接1個吊環(huán)，起重作業(yè)過程中易發(fā)生傾斜不穩(wěn)等狀況，因此需要增加吊環(huán)數(shù)量，采用三點式懸掛起吊，穩(wěn)定重心。原來的吊環(huán)是自己設計出圖，加工出來的成品比較粗糙，尺寸誤差較大，而且成本較高。

圖2 鉸鏈結構

綜合考慮，選擇外購吊環(huán)，從專業(yè)的吊環(huán)生產廠家采購規(guī)格2T的標準吊環(huán)。數(shù)量上調整為3個，左側1個，右側2個。其次調整箱體左側吊環(huán)的焊接位置，重新排布右側吊環(huán)的位置。調整后的吊環(huán)分布如圖4所示。在滿足吊裝生產作業(yè)的同時，保證了隔爆箱體的安全使用，消除了存在的安全隱患，保障了作業(yè)人員的人身安全。

3 安裝座結構的改進

防爆電控箱一般嵌放在整機設備中，通過螺栓緊固[6]，安裝位置、高度及尺寸經與整機協(xié)商確定，需要在箱體上焊接安裝座，原安裝座的結構如圖3所示。由圖可見，原來的安裝座是L型結構，由2塊鋼板焊接而成，每塊鋼板厚20 mm，安裝座的豎板與箱體采用角焊，焊后每個安裝座都有3條粗粗的焊縫裸露在外側，明顯降低了箱體的美觀性。而我們在實際使用中發(fā)現(xiàn)，安裝座的豎板可以省去，一則是因為不起作用，浪費了材料；二則是與上方的引入裝置距離較近，影響引入裝置的裝卸。

改進設計后安裝座的結構如圖4所示，是一塊厚度15 mm的鋼板，直接開坡口與箱體填焊即可，結構簡單，加工容易。而且焊縫在打磨平整后與箱體幾乎融為一體，在一定程度上改善了箱體的美觀度，同時為引入裝置留余一定的空間，方便其引入電纜。

4 接地螺栓的更換

根據(jù)GB 3836.1—2010爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備的規(guī)定，電氣設備的金屬外殼應設置輔助的外接地連接件[7-8]。原箱體是在箱體右側直接焊接接地螺栓作為外接地連接件，接地螺栓規(guī)格是M16×50，位置如圖3所示。原接地螺栓個頭大，長度較長，在實際使用中，易造成人員的擦傷，而且影響整機的布局走線，現(xiàn)將其改為接地墊塊，結構如圖4所示。根據(jù)規(guī)定，當P≥10 kW時，接地螺栓選用≥M12的即可，因此，選用尺寸為φ40×20 mm的接地墊塊，中間是M12的螺紋孔，在此緊固M12×20的接地螺栓，帶標準型平墊M12及標準型彈墊M12，防止螺栓松動。接地螺栓的規(guī)格及接地件樣式的改變，在滿足防爆要求的同時，進一步提高了箱體的美觀度，有效減少了因接地螺栓長造成的人員擦傷事件的發(fā)生。

經過一系列的整改，箱體的外觀如圖5所示。在不改變箱體內部布置的情況下，僅對外表面無關隔爆參數(shù)的零部件進行改進設計，改善了箱體的整體美觀度，并消除了兩處安全隱患。

圖5 整改后箱體外觀圖

5 結論

本文針對采煤機用隔爆電控箱在使用中突顯出來的操作、安裝、安全方面的問題，著眼于從鉸鏈、吊環(huán)、安裝座、接地螺栓4個方面進行改進設計，通過使用得出：整改后的電控箱美觀性有明顯提高，開關門更加順暢，電纜引入更方便、安全性更高、成本更低，既滿足防爆要求，又滿足安全生產要求。