成套设备壳体结构设计的要素探讨

发表时间:2018/7/25   来源:《基层建设》2018年第17期   作者:刘蕴
[导读] 摘要:本文主要从成套设备的壳体整体结构设计与技术要求、壳体尺寸的确定因素、壳体防护的等级与相关考虑因素几个方面入手,对成套设备的壳体整体结构设计,进行了深度的分析及研究。
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        摘要:本文主要从成套设备的壳体整体结构设计与技术要求、壳体尺寸的确定因素、壳体防护的等级与相关考虑因素几个方面入手,对成套设备的壳体整体结构设计,进行了深度的分析及研究。从而能够更好地把握成套设备的壳体整体结构设计要点,提高设计的科学性及合理性,以保证成套设备的壳体整体结构设计的最终效果。
        关键词:成套;设备;壳体;结构设计;要素;
        前言
        成套设备(Complete set of equipment),主要是指工业所应用的成品及半成品生产的联合性装置。它属一个车间、一个生产线、一个工段或者一个工厂,属于专业性的单项设备,也从属于一种专业性综合设备。壳体结构(Shell structure),一般为层状结构,其主要的受力特征为将外部的作用力应用在结构体表面上。壳体的结构是由加边缘的构件及空间的曲面型板所构成的一种结构。壳体的实际厚度相比较于壳体其它的尺寸相对较小,这就赋予了壳体结构优质地空间传力,这一重要的性能优势,可形成较高的承载力及刚度性。
        1、设计与技术要求分析
        成套性设备,其对于整体的结构设计有着较高的要求,除了要求确保元件其在设备壳体当中所有配线布线有着充足的空间之外,还需确保其可以在不同工作条件之下,防腐蚀、防潮及防锈。那么,基于设备的壳体内部元件实际数量呈现着较大的查阅性,壳体实际重量也不尽相同。若电气的元件数量相对较多,壳体板材的厚度就择取相对较薄,就极易出现壳体变形的情况,增加了现场安装操作的难度性。因而,保证成套性设备壳体结构的合理性,首先就应当从设计入手,确保设计的科学性及合理性。同时,在保证壳体结构的强度性及刚度性处于正常标准之内外,还需保证壳体结构的设计具有着美观及匀称性效果。此外,针对于成套性设备的壳体结构还需要求其防护的等级合乎标准。如室内的地柜或挂箱实际防护等级,需超过IP45,柜及户外箱的防护等级也需达到IP45以上范围。
        2、壳体尺寸的确定因素
        2.1 设备外壳尺寸的确定
        成套性设备外壳的尺寸,主要是依据给定系统图及材料表当中所罗列的各种电气元件,依据合理配线布线的方式,对所需要的相应空间开展外壳基本尺寸的确定,给定系统图如图1所示。那么针对于壳体的主要尺寸合理确定,可从以下几个方面着手考虑及分析:其一,电气元件左右的间隙。通常情况下,低压的电气间隙在20mm范围之内,6KV的高压性电气间隙在100mm范围之内,10KV高压性电气间隙在125mm范围之内;其二,电气元件上下的间隙。在这一方面并没有较为硬性的标准及要求,主要其超过了最小的安全性距离即可,就是说低压通常应当控制在20mm范围之内,6KV高压需控制在100mm范围之内,10KV高压需控制在125mm范围之内。那么,为了便于后期的配线及布线操作,可在电气元件的上间隙予以150mm范围的有效性控制。同时,总开关上接线端,其到柜顶距离要相比较于其它的电气元件上下间隙相对较低,通常将其控制于200mm-300mm以上的范围。
 
        图1  给定系统示图
        2.2 选择材料
        针对于外壳材料的原则,需依据成套性设备对于壳体结构的实际要求来择优选取。通常情况下,在考虑到强度性及刚度性的基础上来进行材料的选择,主要是以白钢板、镀锌板及冷轧板为主。同时,邮局基础性成套设备的元件相对较多,其实际壳体的尺寸也相对较大,为提升强度性可选择2.0mm的板材。
        3、壳体防护的等级与相关考虑因素分析
        3.1 壳体防护的等级
        依据成型设备实际的应用环节及其对于防异物、防尘、防雨等相关要求,开间防护等级的确定。针对于 户外环境下的成型设备,还有一些存在于较为恶劣的环境之下相关成型设备,如烟雾的敏感性设备、除尘及湿度控制等设备,它们对于防护等级的实际要求相对较高,通常为IP54范围之上。而针对室内的嵌入型暗装箱、落地安装柜及明装的挂箱等,这些成型设备相比较于户外的成型设备,对于防护等级的要求相对较低,通常为IP54范围之下。成型设备壳体的防护等级实际IP的代码含义。IP防护等级,它主要是由两个数字构成。那么,其第一个数字主要表示的是防异物及防尘的侵入性等级;第二个数字则主要表示的是防水及防湿气入侵实际密实度。在一定程度上,数字越大,其所表示的防护等级也就随之增加,这两个数字表示的相应防护等级如图2与图3所示。
   
        图2 第一个数字所表示的防护等级   图3 第二个数字所表示的防护等级
        3.2 主要的安装操作方法
        3.2.1 嵌入暗装方法
        如图4所示,在利用嵌入暗装方法期间,先需优先考虑都其墙体的厚度与盖板的配合,若将盖板直接打开进行开关及面盖深度的调节,箱内的安装实际导轨会连同于开关实施调节,壳体上下底层均予以打上相应的敲落孔,以便于后期的上与下进线操作。
 
        图4  嵌入暗装方法示图
        3.2.2 明装挂安装方法
        明装挂安装方法,其包含着挂杆式与挂墙式两种方法。挂墙式的明装挂安装,是需要在箱体上进行挂耳的焊接。挂杆式的明装挂安装,需在箱后间抱箍的焊接,需严格把控抱箍的焊接距离。
        3.2.3 落地式安装方法
        落地式安装方法,它主要是让壳体能够具有极大的强度性及刚度性。在一定程度上,落地式安装方法之下成型设备的体积及重量都相对较大,如若出现了强度不足的情况极易出现变形问题。而若变形问题出现就会导致相关安全事故的发生。因此,在利用落地式安装方法实施成套设备的壳体结构安装设计期间,需在设备之下进行底座的安装设计,以防止此类问题的出现,从根本上降低安全事故发生的几率。
        4、结语
        综上所述,为了能够充分发挥壳体结构的各项功能优势,提高成套设备实际的运行效率及可靠性,就需以成套性设备为主要研究对象,对其壳体的结构设计相关要素予以深度的分析,以做到精准地把握住成套设备的壳体结构相关设计要点,提高壳体结构最终的设计效果,以确保成套性设备实际运行的稳定性及持续性,为我国工业化的持续性发展奠定基础。
        参考文献:
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        [3]Zhangweidong,Zuozuomumulang,Mohammed,Amir,Kam,Yu Zhongqi,Liaoyulei,Zhangjunqiang,Wangliteng,Zhang,Zhang,Li,etc..Hull requirements for low-voltage switch sets and control equipment[ J]..Seminar on Structural and Multidisciplinary Optimization of Engineering Applications and Doctrine,2015,47(11):506-507.
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