户外机柜结构优化设计

袁江磊+袁静海+李松磊

摘  要：户外机柜对人们的生产、生活非常重要，其易受到外部环境的影响，因此，人们对户外机柜的安全性、可靠性和耐用性等方面的要求较高。想要满足用户的要求，就必须对户外机柜的结构设计进行优化，使其更好地适应环境的变化。以许继电气股份有限公司为例，对户外机柜的结构优化设计进行了分析和研究，以期对本公司的户外机柜结构设计提供一些参考。

关键词：户外机柜;结构优化设计;气候条件;电阻

中图分类号：TH122               文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.133

机柜的强度学、动力学与其使用寿命有着重要的联系，因此，要想研究户外机柜结构优化设计，必须从机柜的强度和动态性方面展开研究。只有这样，才能实现机柜结构设计的动态性和耐用性。机柜的结构决定着机柜的质量和使用寿命，只有在户外机柜的结构设计和性能方面进行提升，才能使户外机柜更好地适应露天工作环境。因此，加强户外机柜结构的优化设计势在必行。

1  户外机柜结构设计中应考虑的问题

在进行户外机柜结构设计时，一定要认识到最主要的问题——户外机柜承受的环境压力要比室内大。影响户外机柜的因素主要包括气候条件、生物条件、化学物质的活性条件、机械活性条件和电磁环境条件等。在设计时，应主要考虑以下5个方面的问题：①满足户外机柜的尺寸标准，从而实现机柜设备的标准化和系列化。②户外机柜的密封。露天工作环境中，密封是首先要解决的问题。③户外机柜内部温度和湿度的控制。湿热环境会缩短设备的使用寿命。④电磁兼容性和安全接地等物理方面的考虑。应提高机柜抗的干扰能力。⑤户外机柜的材料和表面涂覆。可提高机柜的抗腐蚀性。

2  户外机柜的结构形式和设计要求

户外机柜的结构丰富多样，从形式上看，大体可以分为插箱、功能单元和内部零件等。户外机柜的结构决定着机柜的安全性、可靠性和稳定性，这就要求加强对结构的优化设计，使户外机柜排除外界环境的干扰，保证设备正常运行。户外机柜的制造材料也比较重要，目前，钢和铝合金是户外机柜使用的主要材料。

2.1  钢型材料制成的机柜

钢型材料机柜可满足机柜硬度和刚度的要求，其承压能力和适应能力都比较强，结构设计也比较简单，有利于实现机柜的专业化和标准化。但易变形，且机柜内部清理困难，防腐性较弱。

2.2  铝合金材料制成的机柜

机柜的框架除了操作面其他均由盖板和侧板组成。铝合金组成的机柜多由螺钉连接，为了增加连接的稳定性，还专门增设了连接块。铝合金材料组成的机柜具有重量轻、外型美观和电阻小等特点。但因截面的设计精度低、连接性较弱等原因，只能运用在轻型设备中。

3  户外机柜结构设计的要求和重要性

3.1  执行标准化模式

目前，我公司机柜设计依据的标准是国家规定的现行标准GB 7267（电力系统保护屏尺寸）。执行标准模式可提高机柜的质量和工作效率，为机械维护和检查提供帮助。

3.2  操作应简单，并定期维修

要加强对户外机柜结构的精密性设计，使之更加人性化，符合人的要求和习惯，从而方便操作和使用。此外，还要注意满足方便装卸的要求。

3.3  实现产品的技术指标

在设计机柜时，要重视机柜箱体的硬度和刚度，避免各个零件之间因箱体变形而产生电器接触不良，进而影响电气运行的稳定性。在不同的环境下，要根据实际情况采取一定的方法提高设备的安全性、稳定性和耐用性，以保障技术指标的正常实现。

4  户外机柜结构设计的理论模式

随着技术的不断进步，有限元方法得到了广泛应用和发展。有限元法与应用软件的配合为机柜结构设计提供了功能上的借鉴和参考。同时，有限元模式为机柜设计中使用的软件提供了参数标准，使设计更加科学化和标准化。由于，人们对机柜性能的要求不断提高，传统的技术手段已无法满足这一需要，所以，在进行系统设计时，要收集足够的资料和信息，并在动力学的基础上发明机柜系统，同时，将传递函数作为参考函数，使设计更加精确。

5  结束语

随着经济的快速发展和科学技术水平的不断提高，机柜设备的功能也在不断的提高和完善，结构更加精巧、复杂，传统技术已经无法满足设计要求。在信息技术不断发展的背景下，我公司的设计人员已经开始使用微机辅助设计，同时，在不断寻求网络创新技术，从而完善设计。有限元分析法是机柜结构设计的主要方法，能提高设计的动力性和稳定性，从而抵抗环境带来的不良影响，保障机柜正常运行。本文对机柜结构优化设计的研究有利于提高机柜结构设计水平，使机柜设备更好地为人们服务。

参考文献

[1]张钰.户外机柜结构设计中应考虑的问题[J].电子机械工程，2000（4）：12-14.

〔编辑：张思楠〕

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