30、户外机柜与桥式起重机的设计及安全评估

户外机柜与桥式起重机的设计及安全评估

户外机柜设计

户外机柜的设计需要考虑多个方面，包括结构力学、热设计以及环境适应性等。

机柜应力与变形分析

机柜在三个方向上的应力云图和变形情况能反映其在不同方向上的力学性能。在Z方向激励下，机柜出现最大应力和最大变形。最大应力为27.67 MPa，出现在定位销孔处；最大变形为0.29 mm，出现在供电导轨处。最大安全系数f = 125 / 27.67 = 4.5，这表明机柜不会出现疲劳损伤，能够保证机柜结构的使用寿命和可靠性。

热设计模拟

由于机柜使用的环境条件较为恶劣，环境温度达到60 °C，还伴有强烈的太阳辐射，热消耗为6 kW，因此需要对机柜的热性能进行检查。通过以下公式计算机柜的进风风速：
- (P = \dot{v}\rho C_{P}\Delta t)
- (\dot{v} = v \cdot s)

其中各参数含义如下：
|参数|含义|
| ---- | ---- |
|P|总热消耗（W）|
|v|体积流量（(m^3/s)）|
|(\rho)|空气密度（(kg/m^3)）|
|(C_{P})|空气比热容（(kcal/(kg °C))）|
|(\Delta t)|温升（°C）|
|(\dot{v})|入口处流速（m/s）|
|s|入口面积（(m^2)）|

根据机柜的外部条件对进风口进行最大化设计，并结合流动阻力特性，确定进风流速为1.94 m/s，该流速较为平缓，可用于机柜的热设计。结合流动特性选择风扇，并将风扇参数用于机柜的热模拟。在环