煤矿用电动机外壳材质探讨

结合国家防爆标准GB3836-2010对煤矿用电动机外壳材质的要求,对电动机隔爆外壳常用材质力学性能比较分析,从煤矿井下不同区域使用电动机可能受力情况分析入手,阐述了煤矿井下各种环境用电动机防爆外壳材质要求。 ### 煤矿用电动机外壳材质探讨 #### 一、国家标准对外壳材质的要求 根据国标GB/T12173-2008《矿用一般型电气设备》中的规定，煤矿用一般型设备的外壳应当采用不燃或阻燃型材料制造。这一规定主要是为了防止电气设备在煤矿环境中引发火灾事故。 GB3836.1-2010《爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求》中第8.1.1条明确规定，用于煤矿环境的设备外壳中铝、镁、钛、锆的总含量不得超过15%，其中镁、钛、锆的总含量不得超过7.5%。这一规定不适用于携带式测量仪器仪表、手持式或支架式电钻、灯具等特定设备。 GB3836.2-2010《爆炸性环境 第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》中有更具体的规定。对于采掘工作面使用的电气设备（例如安装在采煤机、掘进机、装岩机、输送机等机械上的电气设备），其外壳必须采用钢板或铸钢制成。对于体积不超过2000cm³的外壳以及其他不易受到外力冲击的部件，可以使用不低于HT250灰铸铁制成。而对于电动机来说，除了机座必须使用钢板或铸钢制成之外，其余部件也可以使用HT250灰铸铁。 对于非采掘工作面使用的电气设备，其外壳可以使用不低于HT250的灰铸铁制成。而针对峒室专用电气设备，其外壳材质的选择不受上述限制。 #### 二、电动机隔爆外壳的组成及常用材料 电动机隔爆外壳通常由机座、端盖、接线盒和轴等部件构成。这些部件在不同的环境中会承受不同程度的力，因此选择合适的材料至关重要。 - **机座**：主要支撑定子铁芯和电机自重，并固定端盖和接线盒。在正常运行过程中，机座会承受重力、电磁转动扭矩以及可能来自各个方向的外界冲击力。常用的材料有Q345、Q235等钢板焊接或者HT150、HT200、HT250以上的铸铁铸造，有时也会采用铸钢铸造。 - **端盖**：主要支持转子，主要承受的是转子的重力。一般垂直于机座轴线安装，受到的外力冲击基本上为垂直方向的正冲击。通常采用HT150、HT200、HT250以上的铸铁铸造，有些水冷端盖则采用钢板焊接，铸钢件较为少见。 - **接线盒**：用于连接电动机的线路，使用过程中可能会受到各个方向垂直于作用面的正冲击力。由于结构较为复杂，通常采用铸铁铸造，与机座一体的接线盒则多采用钢板焊接，也有少量采用铸钢。 - **轴**：作为动力输出部件，在使用过程中主要承受负载扭矩作用和转子重力，安装在机座内部，很少暴露在外，因此很少受到外力冲击。常用材料有45钢、40Cr钢等。 #### 三、电动机隔爆外壳受力与常用材质 根据GB3836-2010标准对外壳材质的要求，可以将煤矿井下的场所分为四种情况： 1. **硐室用电动机**：此类环境下，电动机的外壳材质选择较为灵活，不受特殊限制。 2. **非采掘工作面**：这类环境中，电动机外壳可以采用不低于HT200的灰铸铁制成。 3. **采掘工作面**：在采掘工作面，电动机外壳必须采用钢板或铸钢制成，以确保足够的强度和安全性。 4. **装配后外力冲击不到的及容积≤2000cm³的外壳**：这类外壳可以使用低于HT250的灰铸铁制成。 通过对比不同材质的力学性能，可以发现钢材和铸钢的抗拉伸和抗冲击性能高于铸铁，而铸铁的抗压性能高于其抗拉性能。根据不同环境下的受力情况，选择最合适的材料，既能保证设备的安全运行，又能降低生产成本。