淺談電氣柜安裝梁優(yōu)化方案

1技術(shù)背景

電氣柜一般由鋼材質(zhì)加工而成,其制作材料有熱軋鋼板、冷軋鋼板兩種,由于冷軋鋼板較為柔軟,便于加工,相較于熱軋鋼板更適合電氣柜的制作。現(xiàn)在應(yīng)用電氣柜的行業(yè)主要有化工、電力、冶金、環(huán)保、消防、交通等,可以說滲入到我們?nèi)粘Ｉ罴艾F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。

電氣柜內(nèi)包含斷路器、主回路器件、控制回路器件等多個(gè)組成部分,以海上平臺(tái)采用的變頻柜為例,其中較為重要的器件主要有變頻器、濾波器、斷路器、電抗器等。隨著電氣柜在生活中的應(yīng)用越來越廣泛,對(duì)電氣柜滿足使用環(huán)境的能力要求也越來越高,比如防護(hù)等級(jí)為1P56的戶外機(jī)型:滿足海上平臺(tái)鹽霧環(huán)境的3C3（化學(xué)活性物質(zhì)條件）、3s3（機(jī)械活性物質(zhì)條件）機(jī)型:滿足中東地區(qū)高溫環(huán)境的加空調(diào)機(jī)型等。并且對(duì)于電氣柜的抗震、抗運(yùn)輸顛簸的能力要求也越來越高。嚴(yán)苛復(fù)雜的使用環(huán)境及條件,使我們對(duì)電氣柜結(jié)構(gòu)有了更高的要求。

2研究思路

本文將針對(duì)電氣柜的安裝梁進(jìn)行討論,并提出一種行之有效的電氣柜安裝梁優(yōu)化方案。

電氣柜的側(cè)梁一般為均布孔形式,一般影響側(cè)梁強(qiáng)度的因素有:側(cè)梁厚度、側(cè)梁寬度、飯金撕裂槽、安裝孔大小、折邊方式等,接下來將分別對(duì)各個(gè)限制條件進(jìn)行分析,從而完成對(duì)電氣柜安裝側(cè)梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

有限元分析是近年來逐漸在工程設(shè)計(jì)中得到普及的一種分析方式,該分析方法把模型看成有限個(gè)相互連接的小的互聯(lián)子域,把每個(gè)單元代入邊界條件中進(jìn)行計(jì)算,通過統(tǒng)合所有劃分的單元的計(jì)算結(jié)果,從而求得整個(gè)區(qū)域所滿足的條件,得到我們要求的問題的解。當(dāng)前,我們應(yīng)用的有限元分析軟件主要有solidworks及Ansys兩種。

3分析及結(jié)果比對(duì)

以固定長度單根側(cè)梁為準(zhǔn),材質(zhì)為冷軋鋼板（屈服強(qiáng)度234MPa）,承載力統(tǒng)一為2000N,引入有限元分析結(jié)果如圖1～6所示。

應(yīng)力分析結(jié)果:由結(jié)果可知為701MPa,其安全系數(shù)為234MPa/701MPa≈0.333。

應(yīng)力分析結(jié)果:由結(jié)果可知為343MPa,其安全系數(shù)為234MPa/343MPa≈0.682。

應(yīng)力分析結(jié)果:由結(jié)果可知為645MPa,其安全系數(shù)為234MPa/645MPa≈0.363。

應(yīng)力分析結(jié)果:由結(jié)果可知為414MPa,其安全系數(shù)為234MPa/414MPa≈0.565。

應(yīng)力分析結(jié)果:由結(jié)果可知為520MPa,其安全系數(shù)為234MPa/520MPa=0.45。

應(yīng)力分析結(jié)果:由結(jié)果可知為136MPa,安全系數(shù)為234MPa/136MPa≈1.72。

4結(jié)語

以單折邊、雙排孔寬、帶撕裂槽、2mm安裝側(cè)梁為準(zhǔn),加厚1mm可以使其安全系數(shù)加至2.04倍:增加一道折邊可以使其安全系數(shù)加至1.09倍:去除撕裂槽可以使安全系數(shù)加至1.7倍:加寬安裝梁可以使其安全系數(shù)加至1.4倍:以上措施全部采用的情況下,可使安裝側(cè)梁強(qiáng)度加至原強(qiáng)度5.2倍。

因此,在電氣柜安裝梁生產(chǎn)工藝許可的條件下,可以優(yōu)先考慮增加加工安裝梁所用冷軋鋼板厚度與去除撕裂槽,以期得到更高的使用強(qiáng)度。