電子機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

蔡瀟 袁秦海 郭亦興

【關(guān)鍵詞】電子機(jī)柜;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化

一、引言

在電氣設(shè)備之中安裝電氣元器件與機(jī)械零部件，促使設(shè)備為一個整體化的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，那么該設(shè)備就是機(jī)柜機(jī)箱結(jié)構(gòu)，簡稱為電氣機(jī)柜或者是機(jī)柜。機(jī)柜為安裝和防護(hù)電氣設(shè)備的電子元器件與機(jī)械零部件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

二、電子機(jī)柜概述

從形式之上來分析，電子機(jī)柜為機(jī)械零部件、連接電纜、電子元器件、功能單元與機(jī)柜內(nèi)部各分機(jī)（插箱）的一類機(jī)械包裝，這是確保設(shè)備電氣性能，促使其安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)今機(jī)柜有諸多類型，且骨架的截面形狀也尤為冗雜。結(jié)合實(shí)際情況來選用最為典型化一類形式。

三、電子機(jī)柜的組成及其基本類型

（一）框式機(jī)柜

以底座作為基礎(chǔ)構(gòu)件，通過立柱橫梁組建而成機(jī)柜框架，另外還有蓋板。該類結(jié)構(gòu)通過立柱承重傳輸?shù)降鬃?/p>

（二）板式機(jī)柜

基礎(chǔ)構(gòu)建為底座，通過頂框與側(cè)板立柱和側(cè)板合成為一個機(jī)柜框架，還有蓋板構(gòu)建而成。該類結(jié)構(gòu)通過側(cè)板承重來傳輸?shù)降鬃?/p>

（三）條形機(jī)柜（又稱吊掛式機(jī)柜）

通過一根或者是兩根存在一定截面形狀的立柱來當(dāng)作主體，還有頂框和底座共同組建而成。頂框和底座都不承重，但是立柱承重，立柱吊掛在機(jī)房的中線架之上?，F(xiàn)今，諸多大中型設(shè)備選用的是立柱式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)是通過鎖緊裝置、底框、底座、側(cè)板、立柱、導(dǎo)軌、插箱插入單元、頂框等附件構(gòu)建而成。

四、電子機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

（一）現(xiàn)代設(shè)計方法在機(jī)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

在現(xiàn)代化設(shè)計之中的一個關(guān)鍵分支為現(xiàn)代動態(tài)設(shè)計方式，其屬于一類高速發(fā)展之中的新興化技術(shù)，該方式牽扯到動態(tài)分析理論、計算機(jī)技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計理論、系統(tǒng)科學(xué)方式與體系。

在現(xiàn)代化動態(tài)設(shè)計之中，將系統(tǒng)特性、系統(tǒng)輸出、系統(tǒng)輸入三者之間的關(guān)系確定出來，在設(shè)計階段之中其工序主要為：首先得要針對結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型實(shí)施構(gòu)建，隨即在初步分析結(jié)構(gòu)的靜態(tài)、動態(tài)特征，最后結(jié)合結(jié)構(gòu)的動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，來進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改，直到達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

（二）分機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及模態(tài)分析

在實(shí)施分機(jī)箱體動力學(xué)設(shè)計的過程之中，不僅僅是動靜強(qiáng)度分析，還得要考慮到其自身的物理特性針對內(nèi)部組件的影響。將關(guān)鍵點(diǎn)放在應(yīng)用去耦、去諧設(shè)計來強(qiáng)化分機(jī)抗沖擊與抗振能力。在這之中，去諧可以很好地預(yù)防系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生局部共振的情況。[2]去耦則可以直接性的消除自由度系統(tǒng)各振型的有關(guān)耦合，降低系統(tǒng)之中諧振系統(tǒng)的數(shù)量，隨即便可以降低共振峰值并可以直接性的抑制共振峰值。[3]

（三）轉(zhuǎn)籠結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

在優(yōu)化設(shè)計階段，為了計算出目標(biāo)函數(shù)的最小值，要反復(fù)進(jìn)行修正設(shè)計變量，然而運(yùn)用描述工程準(zhǔn)則的狀態(tài)變量則不會大于極限，因此自適應(yīng)網(wǎng)格劃分功能可以直接運(yùn)用到優(yōu)化階段之中。在優(yōu)化設(shè)計循環(huán)階段之中，優(yōu)化分析之中的數(shù)據(jù)流向。本文采取的是健全化的零階優(yōu)化方式來探索諸多工程之中所出現(xiàn)的問題，得到要進(jìn)一步優(yōu)化繁雜的框架整體結(jié)構(gòu)尤為困難，因此需行之有效的針對固有頻率較小的困難且為關(guān)鍵零部件轉(zhuǎn)籠實(shí)施優(yōu)化設(shè)計。

五、結(jié)束語

為了達(dá)到系統(tǒng)高度集成化標(biāo)準(zhǔn)，將其運(yùn)用在地面野戰(zhàn)車輛之上的電子設(shè)備基本上都選用的是柜式結(jié)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)則為電機(jī)機(jī)柜。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程之中，工程之上普遍會考慮到結(jié)構(gòu)件和相互連接的強(qiáng)度，并預(yù)留出來一定的靜態(tài)強(qiáng)度余量。然而處在野戰(zhàn)的環(huán)境之中，因?yàn)闆_擊與振動等動態(tài)機(jī)械力功能，假使機(jī)柜的機(jī)械動態(tài)性沒有達(dá)到指標(biāo)，則會喪失設(shè)備失靈、失效，最終則會直接性地影響到電子設(shè)備工作的穩(wěn)固性。由此可見，本文的研究也就顯得十分得有意義。