采煤机用隔爆电控箱的改进设计*

胡文芳

(1.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司， 山西 太原 030006;2.煤矿采掘机械装备国家工程实验室， 山西 太原 030006)

0 引言

随着科技进步，人们对事物的审美及舒适度的要求越来越高，如何使电控箱的设计向着绿色环保、美观及通用性方向发展，引发众多设计者的关注[1]。原有隔爆电控箱的设计和制造更多的是满足功能方面的需求，在符合壳体特殊的防爆要求下，未对结构、外形、美观方面进行过多关注，导致设计制造出的产品多为粗放型，体积庞大，美观度不高[2-3]，在实际应用中暴露出很多问题。如现有的电控箱在煤矿井下运行一段时间后，由于环境的潮湿，常常面临淋雨、腐蚀等工况，易发生门与箱体的卡顿现象，开关门不顺畅，给维修带来了不便，已发生了数起矿工蛮力撬开电控箱门的事件。电控箱体在吊运过程中，存在重心不稳、箱体倾斜严重的现象，存在发生砸伤作业人员的安全隐患。接地螺栓又大又长，在狭窄的安装空间里，显得十分突兀，而且为走线带来众多不便。针对上述在实际应用中暴露的弊端，从铰链的样式、吊环的分布、安装座的结构、接地螺栓的规格等方面进行优化设计，提高工作效率，降低成本。

1 铰链结构的改进

某型隔爆电控箱整体外观如图1所示。门板与箱体采用铰链连接，铰链座及铰接耳分别焊接于箱体及门板上，这种铰接方式要求在装配时必须保证焊接于箱体的铰链座的轴心与焊接于门板的耳座孔同心[4]，否则易产生卡顿现象，从而导致门板关合变形或者耳座焊接不牢造成的门板掉落等突发事件，甚至引发砸伤事故。而焊接这种耳座，如果不进行配焊，两者的同心度很难保证。所以实际加工时，是先将门板与法兰板用螺栓连接，然后配焊门板的铰接耳，这种方法费工费时费力。

鉴于此，进行了改进设计，将铰链与箱体及门板的焊接改为螺栓紧固。在图纸设计阶段，就根据门板的重量确定好铰链的样式和数量，并确定好安装铰链的螺纹孔的大小尺寸及准确位置，铰链座外购专业不锈钢厂家生产的成品，既保证了其美观性，又保证了两铰链轴的同心性。改进前后铰链结构如图2所示。

2 吊环数量及焊接位置的调整

为方便起重吊运作业，一般在隔爆箱体的左右两侧焊接吊环。原箱体上使用的吊环数量是2个，规格是2T，焊接于箱体的左右两侧，焊接位置如图3所示。原位于箱体左侧的吊环与下方的引入装置有干涉，当引入装置走线时，存在电缆与吊环之间的相互摩擦，长时间的摩擦易造成电缆外层护套的破损，最终引发电缆失爆等问题[5]，因此需要调整左侧吊环的安放位置。由于箱体是不规则L型结构，在箱体右侧仅焊接1个吊环，起重作业过程中易发生倾斜不稳等状况，因此需要增加吊环数量，采用三点式悬挂起吊，稳定重心。原来的吊环是自己设计出图，加工出来的成品比较粗糙，尺寸误差较大，而且成本较高。

图2 铰链结构

综合考虑，选择外购吊环，从专业的吊环生产厂家采购规格2T的标准吊环。数量上调整为3个，左侧1个，右侧2个。其次调整箱体左侧吊环的焊接位置，重新排布右侧吊环的位置。调整后的吊环分布如图4所示。在满足吊装生产作业的同时，保证了隔爆箱体的安全使用，消除了存在的安全隐患，保障了作业人员的人身安全。

3 安装座结构的改进

防爆电控箱一般嵌放在整机设备中，通过螺栓紧固[6]，安装位置、高度及尺寸经与整机协商确定，需要在箱体上焊接安装座，原安装座的结构如图3所示。由图可见，原来的安装座是L型结构，由2块钢板焊接而成，每块钢板厚20 mm，安装座的竖板与箱体采用角焊，焊后每个安装座都有3条粗粗的焊缝裸露在外侧，明显降低了箱体的美观性。而我们在实际使用中发现，安装座的竖板可以省去，一则是因为不起作用，浪费了材料；二则是与上方的引入装置距离较近，影响引入装置的装卸。

改进设计后安装座的结构如图4所示，是一块厚度15 mm的钢板，直接开坡口与箱体填焊即可，结构简单，加工容易。而且焊缝在打磨平整后与箱体几乎融为一体，在一定程度上改善了箱体的美观度，同时为引入装置留余一定的空间，方便其引入电缆。

4 接地螺栓的更换

根据GB 3836.1—2010爆炸性气体环境用电气设备的规定，电气设备的金属外壳应设置辅助的外接地连接件[7-8]。原箱体是在箱体右侧直接焊接接地螺栓作为外接地连接件，接地螺栓规格是M16×50，位置如图3所示。原接地螺栓个头大，长度较长，在实际使用中，易造成人员的擦伤，而且影响整机的布局走线，现将其改为接地垫块，结构如图4所示。根据规定，当P≥10 kW时，接地螺栓选用≥M12的即可，因此，选用尺寸为φ40×20 mm的接地垫块，中间是M12的螺纹孔，在此紧固M12×20的接地螺栓，带标准型平垫M12及标准型弹垫M12，防止螺栓松动。接地螺栓的规格及接地件样式的改变，在满足防爆要求的同时，进一步提高了箱体的美观度，有效减少了因接地螺栓长造成的人员擦伤事件的发生。

经过一系列的整改，箱体的外观如图5所示。在不改变箱体内部布置的情况下，仅对外表面无关隔爆参数的零部件进行改进设计，改善了箱体的整体美观度，并消除了两处安全隐患。

图5 整改后箱体外观图

5 结论

本文针对采煤机用隔爆电控箱在使用中突显出来的操作、安装、安全方面的问题，着眼于从铰链、吊环、安装座、接地螺栓4个方面进行改进设计，通过使用得出：整改后的电控箱美观性有明显提高，开关门更加顺畅，电缆引入更方便、安全性更高、成本更低，既满足防爆要求，又满足安全生产要求。