30、户外机柜与桥式起重机的设计与安全评估

户外机柜与桥式起重机的设计与安全评估

1. 户外机柜设计

1.1 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是重要的研究内容。机柜的最大应力和最大变形出现在Z方向激励下，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，这表明机柜没有疲劳损伤，能够保证机柜结构寿命的可靠性。

1.2 热设计模拟

由于研究中使用的机柜所处环境条件较差，环境温度达60 °C，伴有强烈太阳辐射，热消耗为6 kW，因此需要对机柜进行热检查。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，(P)为总热消耗（W），(v)为体积流量（(m^3/s)），(\rho)为空气密度（(kg/m^3)），(C_{P})为空气比热（(kcal/(kg °C))），(\Delta t)为温度上升（°C），(\dot{v})为入口处的流速（(m/s)），(s)为入口面积（(m^2)）。

根据机柜的外部条件对入口进行最大化设计，并结合流动阻力特性，确定入口流速为1.94 m/s，该流速较为平缓，可用于机柜热设计。结合流动特性确定风扇选型，将风扇参数用于机柜热模拟，机柜的流场和电源温度情况如图所示。在环境温度为60 °C时，内部开关管壳温度最高为86 °C，开关壳温度允许的最高温度为100 °C，满足工作要求，说明热设计合理可行。

1.3 环境适应性设计

• 屏蔽设计 <