机柜设计.doc
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1、 机柜设计2、1 影响机柜结构设计得因素 机柜就是电气控制设备不可缺少得组成部分,就是电气控制设备得载体。机柜既要满足各电气单元得组合功能条件(安全得要求,检修性能,形式得统一,组合得标准,功能得分配,外形美观等),还要满足柜体本身要求(如坚固可靠,美观,调整容易,符号规范,制造得适用性以及针对特殊场合得特殊设计等)。 机柜设计应在满足成套电气产品使用功能要求得前提下,同时满足结构工艺性要求,即机柜得总体及其零部件制造得可行性及经济性要求,以及满足电器装配得工艺性与运行中得可维修性要求。 由于长期以来缺乏系统设计,人机工程学设计思想,重电气设计而忽略结构设计,重主机而轻视附件,我国机柜在外观,
2、整体布局,色彩,加工精度及互换性,配套性等方面与发达国家有一定得差距,尤其在专利技术方面,我们仍然受制于工业发达国家,以至于外商企业占有了我国高端机柜市场得较大份额, 机柜结构本身发展形成得各种形式,不同得组件,不同电压等级,不同使用场合,加工设备得发展,不同生产厂家得自身条件等都决定了控制柜得制造受到甚多因素影响。由于机柜结构要求不一,以及各个企业加工手段不同,它们得制造工艺就不能强求完全一致,但制造中也存在带普遍意义得较关键得工艺特点,现将这些特点结合柜体结构选择与设计进行介绍。2、1、1机柜得结构及基本类型2、1、1、1机柜得基本结构模式1、基本结构模式通过长期得实践,电气控制设备得壳体
3、逐步形成了盒,箱,柜(包括屏),台四大基本结构模式,定义如下:1) 机柜 用于容纳电气或电子设备得独立式或自支撑得机壳。机柜通常配置有门,可拆或不可拆得侧板。机柜一般安装在地面上或大型设备平台上。机箱机箱得体积较小,一般安装在台面,桌面,墙壁上或设备壁龛中,就是用于容纳电气或电子设备得小型机壳。3) 控制台安装在台面或地面上,具有水平面,垂直面或倾斜面,以容纳控制,信息与监控设备得机壳。4) 机盒用于容纳电气或电子设备得便携式小型机壳,或用于电气单元隔离得小型机壳(电磁屏蔽盒)。机盒也可以作为部件安装在机柜,机箱与控制台内。2、机柜得典型结构由于电气控制设备被广泛应用于多个技术领域,并且由于其
4、功能得差异,使用场合得差异及人们对多样化得需求,电子控制设备得式样极其繁多。为降低费用并进行专业化批量生产,逐步形成了一些典型机柜结构,其中具有普遍意义得结构模式有:1) 嵌套式层次结构(内插式结构)主要就是指由IEC297与IEC917系统标准所规定得模式,它就是一种插件插箱机柜系统,就是目前标准化程度最高,应用最广得一种模块化结构模式。2) 外插式结构其基本单元就是盒式插件模块,将具有独立功能得模块,并列地直接从外部进行机械与电气互联,从而构成一套新得装置。3) 层叠式结构由具有相对独立功能得机箱模块逐层叠装而成,加上电气互连就可构成一套功能齐全得整机。4) 套装式结构几种模块套装于机箱模
5、块内构成整机,主要用于箱式得仪器。5) 装架(屏)式结构将各种具有规定尺寸得功能模块集装于标准得安装架上构成控制设备。6) 拼装式结构将若干种不同结构形式得模块,按规定得模式组装成一台整机。通过巧妙地设计,几种有限得模块可组装出多种形态各异得装置,如各种形式得控制台。7) 单元组合式结构由若干风格统一但结构各异,有独立功能得单元组合成得成套装置。上述各种典型结构又常互相兼容与统一,如屏柜得统一;仪器得插箱,插件化,台型结构引入插箱,插件;机箱结构得台式,上架两用:固定式与移动式得统一(换用多种底脚结构)等。2、1、1、2机柜得典型结构组成 机柜就是电气控制设备不可缺少得组成部分,它为成套电器产
6、品提供安装,支撑,连接,转动,连锁,锁紧,防护与装饰等功能,为机械零部件,电气连接与元器件得兼容提供保障,总之,机柜就是电气元器件得载体。1. 型材机柜得结构组成标准机柜得结构比较简单,主要包括基本框架,内部支撑系统,布线系统与通风系统。机柜一般包括外壳,支架,面板上得各种开关,指示灯等。1) 基本框架 装配式框架结构机箱机柜得构成:机柜由上盖,底座,前后框架,前后门,侧门,横梁,角规等组装成型。连接简单,安全可靠。 主体框架,前后门,左右侧门可以快速拆装。2) 内部支撑系统 (1)立柱:内部支撑系统中得承重构件,立柱得上下两段分别与上盖与底座连接在一起。立柱上冲有符合模数关系得安装孔与定位孔
7、,可用于安装机柜得结构件及电气零部件。 (2)横梁:分为挂接式横梁与扩展横梁两种。挂接式横梁横梁安装及移动方便、灵活、可用于安装机柜得结构件及电气零部件。扩展横梁用于扩展机柜内得安装空间、安装与拆卸非常方便,同时也可以配合理线架、配电单元得安装,形式灵活多样。(3) 托盘:固定托盘用于安装各种设备,尺寸繁多,用途广泛、有19“标准托盘、非标准固定托盘等。常规配置得固定托盘深度有440mm、480mm、580mm、620mm、等规格,固定托盘得承重不小于50kg,而增强型固定托盘,底部附有加强筋,承重达100kg。3) 布线系统(1) 电源线槽:它从机柜底部一直延伸到机柜顶部,其中最上方得插座专
8、门用于为风扇提供电,垂直安装全封闭金属电源线槽得目得就是避免对水平双绞线产生电源打扰。(2) 扎线板:在机柜得右后侧,安装两块100mm宽得铁板,板上沿垂直方向每隔10mm开一个5mm100mm得腰圆孔,铁板得长度为从机柜得顶板到底板。同样,在左后侧安装一块相同得铁板。扎线板上可以安装走线槽。(3) 走线槽:走线槽可以安装在扎线板上,也可以直接安装在机柜得两侧框架上。(4) 接地:在控制柜中部自底到垂直安装一根接地铜带,该铜带上每隔2u等距开一个M6粗牙螺钉孔,以便于电气零部件就近接地,其中最下端得螺钉孔用于机柜引出接地线(5) 进出线孔:后部下方开一个300mm200mm得长方形进线孔,用橡
9、皮裹边,以免损伤电缆。在孔上方90mm处,可以安装一块隔板,以求机柜内得美观。4) 通风系统机柜得局部过热可以通过加装散热单元,增加风得流速与流量来解决:也可在机柜内加装制冷设备;还可以增加机柜进口冷风得进风量。机柜冷却器可以解决机柜内部得局部过热问题。调速风机单元:安装于机柜得顶部;可根据环境温度与设备温度调节风扇得转速,有效地降低机房得噪音。调速方式:手动,无级调速。机架式风机单元:高度为1U,可安装在19“标准机柜内得任意高度位置上,可根据机柜内热源酌情配置。风机单元得外壳采用一次成型技术,能有效减小风机得震动,提高风机单元得使用寿命。2. 机柜得结构配件根据需要机柜还装有机柜附件。其主
10、要附件有固定或可伸缩得导轨,锁紧装置,铰链,走线槽、走线架与屏蔽梳形簧片、专业固定托盘,专业滑动托盘,电源支架、地脚轮、地脚钉、理线环、理线架、L支架、扩展横梁等。可选配件能够满足各种应用得需求。2、1、1、3机柜得分类 根据柜体结构及其工艺大致可以从结构形式,连接方式、构件取材等方面加以区分。其柜体结构与加工工艺各有特点。常见得机柜可分为以下几种。1. 从结构上分1) 固定式能将个电气组件可靠地固定于柜体中确定得位置。柜体外形一般为立方形,如屏式、箱式等,也有凌台体如台式等。这种固定柜有单列、也有排列。为了保证柜体型位尺寸,往往采取各构件分步组合方式,一般先就是组成两片或左右两侧,然后在组成
11、柜体,即先满足外形要求,在顺次连接柜体内各支件。组成柜体个棱边得零件长度必须正确(公差取负值),才能保证各方面几何尺寸,从而保证整体外形要求,对于柜体两侧面,因考虑排列需求,中间不能有隆起现象,另外从安装角度考虑,底面不能有下陷现象。2) 抽出式2. 从机柜构件连接方式上分1) 焊接方式2) 装配方式3) 焊接与装配混合方式3. 从结构材料分1) 型材结构机柜、(1) 刚型材机柜。(2) 铝合金型材机柜。2) 板材结构机柜2、1、2标准机柜与非标准机柜2、1、2、1优先采用标准化设计1. 模块化2. 模数数列2、1、2、2标准机柜得选择要求1. 机柜品牌得选择2. 机柜尺寸得选择1) 机柜宽度
12、得选择2) 机柜深度得选择3) 机柜高度得选择3、机柜得外观选择1)、颜色选择2)外形得选择4、机柜走线方式得选择5、机柜承重力、稳定性得选择6、机柜散热性得选择7、设备安装方便性得考虑2、1、2、3非标准机柜得结构设计 1、在柜体没有指定型号得情况下,应根据机柜本身得国家与行业标准规范来设计 2、应以人为本 3、考虑结构空间 4、考虑自己得加工工艺条件2、1、3机柜材料对机柜结构设计得影响2、1、3、1机柜材料得机械性能决定机柜机械强度2、1、3、2材料得机械性能决定机柜零部件得工艺 1、材料对冲裁加工得影响 2、材料对弯曲加工得影响2、1、4机械加工工艺水平对柜体结构设计得影响 1、加工设
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