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摘要：介绍了“KDQ660W矿用隔爆型双电源切换控制箱”壳体的水压试验工艺，并介绍了壳
体水压试验装置的研制和实际应用。
关键词：控制箱 壳体 水压试验 装置 液压
1.引言
KDQ660W矿用隔爆型双电源切换控制箱是用于煤矿的电气产品，随着生产量的增大，该产品的主要部件—壳体的水压试验工作愈发成为影响产品质量和生产效率的突出问题。KDQ660W矿用隔爆型双电源切换控制箱有主腔和接线腔两个隔爆腔，市面上的水压试验机产品不能满足该产品特殊结构打压的需要，由于之前自制的简易千斤顶式密封加压装置的劳动强度大，工作效率低，因此，研制一种机动打压装置成为迫切之需。
2.壳体打压工艺流程
壳体打压工艺流程如下：
01 堵接线孔—02密封接线腔—03密封主腔—04打水壓--05手动增压--06保压检验。
工艺说明：01封堵接线孔：用橡胶塞将壳体向外贯通的出线口由内向外塞紧，然后将壳体放到密封压紧装置上；02密封接线腔：将密封橡胶板放在接线腔盖板与壳体接线腔法兰之间，对正位置后扳动两个螺旋顶杆推动接线腔盖板，压紧密封橡胶板后使接线腔密封严实；03密封主腔：将密封橡胶板放在主腔盖板与壳体主腔法兰之间，对正位置后扳动手动换向阀操纵杆推动油缸活塞杆及主腔盖板向下移动，压紧密封橡胶板后使主腔密封严实；04打水压：开启管道增压泵向壳体内充水并升压至接近要求压力后关闭壳体出水阀门，当达到电接点压力表设定的数值时自动断电（如：打压要求压力为1.0MPa时，可调节电接点压力表上限值为0.9MPa）；05手动增压：操作手动试压泵的加压杆使水压值升至要求压力（如1.0MPa压力）后关闭手动试压泵充水口阀门进入保压状态；06保压和检验：保持压力1min后检验壳体焊缝无漏水、壳体无变形为合格。
3.打压装置总体方案设计
主腔和接线腔密封压紧的动力源可以分为：液压、电动、气动、手动等形式。接线腔法兰截面积较小，需要的密封压紧力较小，为了使结构简单，采用手动螺旋式加压方式密封；主腔法兰截面积较大，需要的密封压紧力较大，所以采用液压驱动加压方式密封。液压驱动方式的优点如下：
1、液压驱动比较平稳、手动换向操作容易；2、油液不可压缩，能传递很大的压力；3、对密封压紧力可通过溢流阀进行细微的调节；4、在市场上很容易定制满足要求的液压站、油缸和液压附件等。
确定的总体构成方案如下：
装置主要由四部分构成，第一是液压站；第二是密封压紧装置；第三是充水打压装置；第四是电气控制单元。
4.主要技术参数
1、液压系统额定压力：16MPa；2、油缸推力：12-20吨可调；3、活塞杆移动速度：11mm/s；4、活塞杆最大行程：200mm；5、水压压力：1MPa，压力在一定范围内可调；6、工作介质：水。
5.装置的组成及关键部件
5.1装置的组成
壳体水压试验装置是由液压站、密封压紧装置、充水打压装置和电气控制单元等构成。
液压站产生具有一定压力的压力油，通过液压胶管输送到密封压紧装置的油缸内，推动油缸活塞杆，利用安装在活塞杆端部的主腔压盖，将放置在主腔法兰平面上的密封橡胶板压紧。
密封压紧装置是壳体水压试验装置的主体部分，主要由槽钢支架、下台面板、支撑和连接上下板的四个圆形立柱、油缸安装上板、主腔盖板、接线腔盖板、两块密封橡胶板和螺旋顶杆等组成。
充水打压装置主要由水箱、管道增压泵、电接点压力表、手动试压泵、压力表和阀门等组成。通过管道增压泵可迅速将水箱中的水输送到被打压的壳体内并使壳体内的压力达到接近要求的压力（如0.9MPa），然后通过操作手动试压泵继续加压至要求压力（如1.0MPa）。
电气控制单元主要是控制液压站和充水打压装置的管道增压泵等，主要包括电气控制箱、断路器、交流接触器、启动和停止按钮等。
5.2关键部件
（1）液压站
液压站是壳体主腔密封压紧的动力源，为油缸提供稳定的压力油。它由油箱、滤油器、齿轮油泵、三相异步电动机、溢流阀、三位四通手动换向阀、液压锁、压力表和液压胶管等构成。
（2）油缸
油缸是壳体主腔密封压紧的执行元件，油缸的的选择及确定主要应考虑以下几个因素：
油缸内径可用下式计算：D1=（4 P1/πp1）0.5（1）；式中：D1—油缸内径；P1—活塞推力；p1—液压油压力。壳体主腔法兰口处水压产生的反力可用下式计算：P2 =Ap2 （2）；式中：P2—主腔法兰口处反力； A--主腔法兰口面积；p2—水压力。实际工作时，考虑安全系数n，活塞推力应不小于主腔法兰口处反力，即：P1 ≥nP2 （3）；当主腔法兰口面积A=1163 cm2 ，水压力p2 =1MPa时，代入式（2）可计算出主腔法兰口处反力P2 =11630（kg）。由式（1）可得油缸推力：P1 = （πD12/4） p1（4）；取n=1.3，可计算出油缸内径D1=109.7mm；取n=1.8，油缸内径为：D1=129.1mm。通过以上计算的结果比较，取油缸内径D1=125mm，当液压油压力p1=16 MPa时，可计算出油缸推力P1=19625（kg），油缸推力足以满足壳体密封要求。
取活塞杆直径d1=0.56 D1时，可得活塞杆直径为d1=70mm。b.活塞杆最大行程按工作需要确定为200mm。c.使用压力：与液压系统额定压力相同为16MPa。d.安装型式：采用单边法兰、立式安装型式，将油缸与密封压紧装置上板用螺栓连接。e.油缸推力：油缸活塞杆最大推力为P1=19625（kg）。调节溢流阀使液压油压力变小时油缸推力也会变小。实际工作时的油缸推力约为13吨。f.活塞杆移动速度通过计算可以确定：已知油缸行程为：L=200mm，内径为：D1=125mm，所以油缸此时的存油量为：V= （πD12/4）L=2.45（dm）3/min（升），设液压系统流量为：Q = 8（dm）3/min（升/分），那么活塞杆移动满行程L时所用的时间为：t=V/Q =18.375（s），由此可得活塞杆移动速度为：v=L/t =10.88 mm/s。
结束语：
隔爆型双电源切换控制箱水压试验装置已在哈尔滨华富科技有限公司使用。经过二年多的实际运行表明，该装置操作使用灵活方便，工作稳定可靠，克服了千斤顶式密封加压装置存在的工作效率低、劳动强度大的不足。操作工人只需轻轻扳动换向阀杆即可使壳体主腔得到可靠密封。大大减轻了工人的劳动强度，且提高了工作效率。
参考文献：
[1] 闻邦春，机械设计手册【K】第2卷 北京 机械工业出版社 2010.1
[2] 闻邦春，机械设计手册【K】第4卷 北京 机械工业出版社 2010.1
体水压试验装置的研制和实际应用。
关键词：控制箱 壳体 水压试验 装置 液压
1.引言
KDQ660W矿用隔爆型双电源切换控制箱是用于煤矿的电气产品，随着生产量的增大，该产品的主要部件—壳体的水压试验工作愈发成为影响产品质量和生产效率的突出问题。KDQ660W矿用隔爆型双电源切换控制箱有主腔和接线腔两个隔爆腔，市面上的水压试验机产品不能满足该产品特殊结构打压的需要，由于之前自制的简易千斤顶式密封加压装置的劳动强度大，工作效率低，因此，研制一种机动打压装置成为迫切之需。
2.壳体打压工艺流程
壳体打压工艺流程如下：
01 堵接线孔—02密封接线腔—03密封主腔—04打水壓--05手动增压--06保压检验。
工艺说明：01封堵接线孔：用橡胶塞将壳体向外贯通的出线口由内向外塞紧，然后将壳体放到密封压紧装置上；02密封接线腔：将密封橡胶板放在接线腔盖板与壳体接线腔法兰之间，对正位置后扳动两个螺旋顶杆推动接线腔盖板，压紧密封橡胶板后使接线腔密封严实；03密封主腔：将密封橡胶板放在主腔盖板与壳体主腔法兰之间，对正位置后扳动手动换向阀操纵杆推动油缸活塞杆及主腔盖板向下移动，压紧密封橡胶板后使主腔密封严实；04打水压：开启管道增压泵向壳体内充水并升压至接近要求压力后关闭壳体出水阀门，当达到电接点压力表设定的数值时自动断电（如：打压要求压力为1.0MPa时，可调节电接点压力表上限值为0.9MPa）；05手动增压：操作手动试压泵的加压杆使水压值升至要求压力（如1.0MPa压力）后关闭手动试压泵充水口阀门进入保压状态；06保压和检验：保持压力1min后检验壳体焊缝无漏水、壳体无变形为合格。
3.打压装置总体方案设计
主腔和接线腔密封压紧的动力源可以分为：液压、电动、气动、手动等形式。接线腔法兰截面积较小，需要的密封压紧力较小，为了使结构简单，采用手动螺旋式加压方式密封；主腔法兰截面积较大，需要的密封压紧力较大，所以采用液压驱动加压方式密封。液压驱动方式的优点如下：
1、液压驱动比较平稳、手动换向操作容易；2、油液不可压缩，能传递很大的压力；3、对密封压紧力可通过溢流阀进行细微的调节；4、在市场上很容易定制满足要求的液压站、油缸和液压附件等。
确定的总体构成方案如下：
装置主要由四部分构成，第一是液压站；第二是密封压紧装置；第三是充水打压装置；第四是电气控制单元。
4.主要技术参数
1、液压系统额定压力：16MPa；2、油缸推力：12-20吨可调；3、活塞杆移动速度：11mm/s；4、活塞杆最大行程：200mm；5、水压压力：1MPa，压力在一定范围内可调；6、工作介质：水。
5.装置的组成及关键部件
5.1装置的组成
壳体水压试验装置是由液压站、密封压紧装置、充水打压装置和电气控制单元等构成。
液压站产生具有一定压力的压力油，通过液压胶管输送到密封压紧装置的油缸内，推动油缸活塞杆，利用安装在活塞杆端部的主腔压盖，将放置在主腔法兰平面上的密封橡胶板压紧。
密封压紧装置是壳体水压试验装置的主体部分，主要由槽钢支架、下台面板、支撑和连接上下板的四个圆形立柱、油缸安装上板、主腔盖板、接线腔盖板、两块密封橡胶板和螺旋顶杆等组成。
充水打压装置主要由水箱、管道增压泵、电接点压力表、手动试压泵、压力表和阀门等组成。通过管道增压泵可迅速将水箱中的水输送到被打压的壳体内并使壳体内的压力达到接近要求的压力（如0.9MPa），然后通过操作手动试压泵继续加压至要求压力（如1.0MPa）。
电气控制单元主要是控制液压站和充水打压装置的管道增压泵等，主要包括电气控制箱、断路器、交流接触器、启动和停止按钮等。
5.2关键部件
（1）液压站
液压站是壳体主腔密封压紧的动力源，为油缸提供稳定的压力油。它由油箱、滤油器、齿轮油泵、三相异步电动机、溢流阀、三位四通手动换向阀、液压锁、压力表和液压胶管等构成。
（2）油缸
油缸是壳体主腔密封压紧的执行元件，油缸的的选择及确定主要应考虑以下几个因素：
油缸内径可用下式计算：D1=（4 P1/πp1）0.5（1）；式中：D1—油缸内径；P1—活塞推力；p1—液压油压力。壳体主腔法兰口处水压产生的反力可用下式计算：P2 =Ap2 （2）；式中：P2—主腔法兰口处反力； A--主腔法兰口面积；p2—水压力。实际工作时，考虑安全系数n，活塞推力应不小于主腔法兰口处反力，即：P1 ≥nP2 （3）；当主腔法兰口面积A=1163 cm2 ，水压力p2 =1MPa时，代入式（2）可计算出主腔法兰口处反力P2 =11630（kg）。由式（1）可得油缸推力：P1 = （πD12/4） p1（4）；取n=1.3，可计算出油缸内径D1=109.7mm；取n=1.8，油缸内径为：D1=129.1mm。通过以上计算的结果比较，取油缸内径D1=125mm，当液压油压力p1=16 MPa时，可计算出油缸推力P1=19625（kg），油缸推力足以满足壳体密封要求。
取活塞杆直径d1=0.56 D1时，可得活塞杆直径为d1=70mm。b.活塞杆最大行程按工作需要确定为200mm。c.使用压力：与液压系统额定压力相同为16MPa。d.安装型式：采用单边法兰、立式安装型式，将油缸与密封压紧装置上板用螺栓连接。e.油缸推力：油缸活塞杆最大推力为P1=19625（kg）。调节溢流阀使液压油压力变小时油缸推力也会变小。实际工作时的油缸推力约为13吨。f.活塞杆移动速度通过计算可以确定：已知油缸行程为：L=200mm，内径为：D1=125mm，所以油缸此时的存油量为：V= （πD12/4）L=2.45（dm）3/min（升），设液压系统流量为：Q = 8（dm）3/min（升/分），那么活塞杆移动满行程L时所用的时间为：t=V/Q =18.375（s），由此可得活塞杆移动速度为：v=L/t =10.88 mm/s。
结束语：
隔爆型双电源切换控制箱水压试验装置已在哈尔滨华富科技有限公司使用。经过二年多的实际运行表明，该装置操作使用灵活方便，工作稳定可靠，克服了千斤顶式密封加压装置存在的工作效率低、劳动强度大的不足。操作工人只需轻轻扳动换向阀杆即可使壳体主腔得到可靠密封。大大减轻了工人的劳动强度，且提高了工作效率。
参考文献：
[1] 闻邦春，机械设计手册【K】第2卷 北京 机械工业出版社 2010.1
[2] 闻邦春，机械设计手册【K】第4卷 北京 机械工业出版社 2010.1