戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

袁江磊+袁靜海+李松磊

摘 ?要：戶外機(jī)柜對人們的生產(chǎn)、生活非常重要，其易受到外部環(huán)境的影響，因此，人們對戶外機(jī)柜的安全性、可靠性和耐用性等方面的要求較高。想要滿足用戶的要求，就必須對戶外機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，使其更好地適應(yīng)環(huán)境的變化。以許繼電氣股份有限公司為例，對戶外機(jī)柜的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了分析和研究，以期對本公司的戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一些參考。

關(guān)鍵詞：戶外機(jī)柜;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;氣候條件;電阻

中圖分類號：TH122 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.133

機(jī)柜的強(qiáng)度學(xué)、動力學(xué)與其使用壽命有著重要的聯(lián)系，因此，要想研究戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，必須從機(jī)柜的強(qiáng)度和動態(tài)性方面展開研究。只有這樣，才能實現(xiàn)機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的動態(tài)性和耐用性。機(jī)柜的結(jié)構(gòu)決定著機(jī)柜的質(zhì)量和使用壽命，只有在戶外機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能方面進(jìn)行提升，才能使戶外機(jī)柜更好地適應(yīng)露天工作環(huán)境。因此，加強(qiáng)戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計勢在必行。

1 ?戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮的問題

在進(jìn)行戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要認(rèn)識到最主要的問題——戶外機(jī)柜承受的環(huán)境壓力要比室內(nèi)大。影響戶外機(jī)柜的因素主要包括氣候條件、生物條件、化學(xué)物質(zhì)的活性條件、機(jī)械活性條件和電磁環(huán)境條件等。在設(shè)計時，應(yīng)主要考慮以下5個方面的問題：①滿足戶外機(jī)柜的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)機(jī)柜設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。②戶外機(jī)柜的密封。露天工作環(huán)境中，密封是首先要解決的問題。③戶外機(jī)柜內(nèi)部溫度和濕度的控制。濕熱環(huán)境會縮短設(shè)備的使用壽命。④電磁兼容性和安全接地等物理方面的考慮。應(yīng)提高機(jī)柜抗的干擾能力。⑤戶外機(jī)柜的材料和表面涂覆。可提高機(jī)柜的抗腐蝕性。

2 ?戶外機(jī)柜的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計要求

戶外機(jī)柜的結(jié)構(gòu)豐富多樣，從形式上看，大體可以分為插箱、功能單元和內(nèi)部零件等。戶外機(jī)柜的結(jié)構(gòu)決定著機(jī)柜的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，這就要求加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，使戶外機(jī)柜排除外界環(huán)境的干擾，保證設(shè)備正常運行。戶外機(jī)柜的制造材料也比較重要，目前，鋼和鋁合金是戶外機(jī)柜使用的主要材料。

2.1 ?鋼型材料制成的機(jī)柜

鋼型材料機(jī)柜可滿足機(jī)柜硬度和剛度的要求，其承壓能力和適應(yīng)能力都比較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計也比較簡單，有利于實現(xiàn)機(jī)柜的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化。但易變形，且機(jī)柜內(nèi)部清理困難，防腐性較弱。

2.2 ?鋁合金材料制成的機(jī)柜

機(jī)柜的框架除了操作面其他均由蓋板和側(cè)板組成。鋁合金組成的機(jī)柜多由螺釘連接，為了增加連接的穩(wěn)定性，還專門增設(shè)了連接塊。鋁合金材料組成的機(jī)柜具有重量輕、外型美觀和電阻小等特點。但因截面的設(shè)計精度低、連接性較弱等原因，只能運用在輕型設(shè)備中。

3 ?戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求和重要性

3.1 ?執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化模式

目前，我公司機(jī)柜設(shè)計依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是國家規(guī)定的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 7267（電力系統(tǒng)保護(hù)屏尺寸）。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)模式可提高機(jī)柜的質(zhì)量和工作效率，為機(jī)械維護(hù)和檢查提供幫助。

3.2 ?操作應(yīng)簡單，并定期維修

要加強(qiáng)對戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)的精密性設(shè)計，使之更加人性化，符合人的要求和習(xí)慣，從而方便操作和使用。此外，還要注意滿足方便裝卸的要求。

3.3 ?實現(xiàn)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)

在設(shè)計機(jī)柜時，要重視機(jī)柜箱體的硬度和剛度，避免各個零件之間因箱體變形而產(chǎn)生電器接觸不良，進(jìn)而影響電氣運行的穩(wěn)定性。在不同的環(huán)境下，要根據(jù)實際情況采取一定的方法提高設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性和耐用性，以保障技術(shù)指標(biāo)的正常實現(xiàn)。

4 ?戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論模式

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，有限元方法得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。有限元法與應(yīng)用軟件的配合為機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了功能上的借鑒和參考。同時，有限元模式為機(jī)柜設(shè)計中使用的軟件提供了參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計更加科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化。由于，人們對機(jī)柜性能的要求不斷提高，傳統(tǒng)的技術(shù)手段已無法滿足這一需要，所以，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，要收集足夠的資料和信息，并在動力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)明機(jī)柜系統(tǒng)，同時，將傳遞函數(shù)作為參考函數(shù)，使設(shè)計更加精確。

5 ?結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，機(jī)柜設(shè)備的功能也在不斷的提高和完善，結(jié)構(gòu)更加精巧、復(fù)雜，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足設(shè)計要求。在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，我公司的設(shè)計人員已經(jīng)開始使用微機(jī)輔助設(shè)計，同時，在不斷尋求網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)，從而完善設(shè)計。有限元分析法是機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要方法，能提高設(shè)計的動力性和穩(wěn)定性，從而抵抗環(huán)境帶來的不良影響，保障機(jī)柜正常運行。本文對機(jī)柜結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究有利于提高機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，使機(jī)柜設(shè)備更好地為人們服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張鈺.戶外機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮的問題[J].電子機(jī)械工程，2000（4）：12-14.

〔編輯：張思楠〕

Outdoor Cabinet Structural Optimization Design

Yuan Jianglei， Yuan Jinghai， Li Songlei

Abstract： The outdoor cabinets for people's production and life is very important， it is easy to be affected by the external environment， so people on the outdoor cabinet high safety， reliability and durability requirements. Want to meet user requirements， it is necessary to design the outdoor enclosure were optimized to better adapt to environmental changes. In Xuji Electric Co.， for example， for outdoor cabinet structure optimization design analysis and research， in order to provide some reference to the company's outdoor cabinet structure design.

Key words： outdoor cabinets; structural optimization design; weather conditions; resistor