CN110829229B - 一种带非线性框架减振结构的电力柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带非线性框架减振结构的电力柜，包括：电力柜柜体，其为内框架式骨架结构和外部钣金料的组合，电力柜柜体的下部设有与其一体制造的电力柜基座，电力柜柜体内位于电力柜基座上方设有电力元件，电力柜的内框架式骨架结构由条形非线性结构件组装拼接而成，电力柜基座内安装有用于稳定电力柜内部电力元件的减振行星架；本发明设计了一种非线性结构件并开发了两种应用模式，采用非线性结构件作为电力柜柜体的主体骨架结构，应用力矩偏移的方式改变了非线性结构件的广义刚度，有机结合了非线性弹性恢复力和摩擦阻尼，增加了电力柜柜体的隔振、减振能力，有效对抗非线性结构件受到的横向弯曲力、纵向弯曲力、扭转力、弯扭耦合力。

Description

一种带非线性框架减振结构的电力柜

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种带非线性框架减振结构的电力柜。

背景技术

电气控制柜顾名思义就是作为电气控制作用的电柜，用于存放电压表、电流表或其它一些电力设备的存放器材，用于保护这些设备不会受到短路、磕碰以及其它事故发生，随着科技的进步与技术水平的提高，电力柜的设计也越来越科学，很多的电力柜为了提高提高其性能都设置了相应的散热结构和防范机构，电气控制柜有传统的继电器和PLC控制，比较简单的控制用继电器来控制，复杂的控制一般采用PLC控制，PLC就是可编程序逻辑控制，现在的控制柜在室内和户外均有所应用，但是现有技术中的电力柜也存在很多缺点，现有的电力柜的散热和安全性能不高，不能满足现代化的电力柜需求，如户外风沙天气容易将灰尘杂质通过通风口进入到电力柜内部，一般的电力柜都不带有效的减震装置，不能有效减小震动，对电力柜的使用寿命造成了影响。

现有技术中，一种具有防尘散热功能的减振型电力柜（CN201810048316.6）包括壳体和除尘盒体，壳体底部两侧设有伸缩支撑杆，伸缩支撑杆上端设有支撑台，支撑台上方设有安置板，壳体两侧壁对称焊接设有套筒，套筒中滑动契合设有滑动侧杆，能够通过伸缩杆与支撑台配合减振，通过两侧的套筒和滑动侧杆配合辅助减振并可以避免振幅过大造成影响；一种电力设备用减震效果好的电力柜（CN201810261182.6）通过第一弹簧、第二弹簧、第一升降板、第二升降板、套筒、升降杆和通孔的设置，能够实现对电力柜本体的第一步减震，通过第一销轴、第二固定块、第二销轴、通槽、活动杆、拉簧、滑杆和滑套之间的配合设置，能够实现对电力柜本体的进一步减震。

然而，现有技术中的减振思路均是通过一系列辅助机构添加核心的普通弹性元件进行减振，涉及到两方面问题，一个是不管辅助机构多么千变万化，都是要添加弹簧将振动隔离，电力柜本身为钣金结构，弹簧的弹性力较为集中，反而可能会由于弹簧的往复造成钣金结构的电力柜本体出现次生振动，尤其在野外风振状态下对电力柜及其内部的电力元件造成不良影响，另一方面，现有技术中的添加的普通弹簧都有正刚度的特点，正刚度造成了减振效果和质量大打折扣，在偶发性震动体现不明显，在户外由于风激励的风振影响下，正刚度和负刚度隔振稳定性之间的效果相差会更加明显。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种带非线性框架减振结构的电力柜，设计了一种非线性结构件并开发了两种应用模式，采用非线性结构件作为电力柜柜体的主体骨架结构，应用力矩偏移的方式改变了非线性结构件的广义刚度，有机结合了非线性弹性恢复力和摩擦阻尼，增加了电力柜柜体的隔振、减振能力，有效对抗非线性结构件受到的横向弯曲力、纵向弯曲力、扭转力、弯扭耦合力，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种带非线性框架减振结构的电力柜，技术方案如下：

电力柜柜体，其为内框架式骨架结构和外部钣金料的组合，所述电力柜柜体的下部设有与其一体制造的电力柜基座，所述电力柜柜体内位于电力柜基座上方设有电力元件，所述电力柜基座的两侧对称铆接有L型固定板，所述电力柜的内框架式骨架结构由条形非线性结构件组装拼接而成，所述电力柜基座内安装有用于稳定电力柜内部电力元件的减振行星架，所述电力柜基座的底部夹有一层橡胶垫组合成为三明治结构；

所述条形非线性结构件为中空的方钢形钣金件结构，所述方钢形钣金件的四周均匀开设有减重槽，所述方钢形钣金件在同一圆周环形圈内的减重槽位置均匀分布且都位于方钢形钣金件一侧的形面中心，所述方钢形钣金件的减重槽冲压部分三侧撕裂断开、一侧固定粘连形成弹片叶瓣，所述弹片叶瓣关于方钢形钣金件的两个对角线分别对称，所述弹片叶瓣由于从方钢形钣金件中冲压分离成型，需要采用内部模具或垫片、砧板将其轧制成型至预设几何结构，所述弹片叶瓣分别在两个方向上通过弹性挤压力与相邻的两个弹片叶瓣接触，所述弹片叶瓣分别包含两个曲率弯曲部，在曲率弯曲部互相接触，所述弹片叶瓣的曲率弯曲部外侧设阻尼层；

所述方钢形钣金件及弹片叶瓣设计的减振原理为：户外电力柜柜体受到风力影响形成风振的时候，由于方向不确定及整体结构模态的作用，对于方钢形钣金件的受力来说，会形成横向弯曲力、纵向弯曲力、扭转力、弯扭耦合力，在方钢形钣金件上会出现相对应的变形，当方钢形钣金件出现变形时，弹片叶瓣之间的接触区域会发生偏移，力矩长度发生改变，由于变形程度小弹片叶瓣狭义刚度保持不变，在方钢形钣金件受力一定的情况下，广义刚度发生改变，随着力矩长度的增加广义刚度减小，形成非线性弹性结构，极大的增加了减振隔振效果，弹片叶瓣之间接触的阻尼层由于位置偏移的存在，会消耗掉风振能量，快速减小振幅，达到减振的效果；

所述减振行星架包括五个弹簧-阻尼器和一个X型架构弹片，四个所述弹簧-阻尼器均匀分布在电力柜基座的四角处并与X型架构弹片的四个顶端分别固定连接，一个弹簧-阻尼器设于电力柜基座的中心处并与X型架构弹片的中心固定连接。

优选的是，所述电力柜柜体的侧边下部开设有通风槽，所述通风槽为电力柜柜体表面钣金件冲压变形向外扩口得到，所述通风槽的开口方向向下，所述通风槽内与方形框架相接处设有倾斜向上的风道，所述风道开口设有回流盖，所述电力柜柜体内在通风槽对应位置安装有风机，所述回流盖与风道下部之间通过铰链-连杆连接。

优选的是，所述减振行星架分布在四角的弹簧-阻尼器采用液压粘滞阻尼器用于吸收纵向振动能量，所述减振行星架分布在中心的弹簧-阻尼器采用剪切阻尼器用于吸收横向扭转能量，所述X型架构弹片的厚度不超过3mm，用于提供弹性恢复力。

优选的是，所述电力柜柜体的一侧通过铰链安装有电力柜柜门，所述电力柜柜门的中部设有把手，所述电力柜柜门的上部设有显示仪表盘，所述电力柜柜门的下部设有控制开关，所述显示仪表盘、控制开关分别与电力柜柜体内的电力元件之间通过电路连接，所述电力柜柜体的顶部设有两个吊耳。

优选的是，所述阻尼层的设置方式为对弹片叶瓣的曲率弯曲部外表面做磨砂处理。

优选的是，所述阻尼层的设置方式为对弹片叶瓣的曲率弯曲部外表面覆盖橡胶层。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明中新设计了一种非线性结构件并开发了两种应用模式，采用非线性结构件作为电力柜柜体的主体骨架结构，应用力矩偏移的方式改变了非线性结构件的广义刚度，有机结合了非线性弹性恢复力和摩擦阻尼，增加了电力柜柜体的隔振、减振能力，有效对抗非线性结构件受到的横向弯曲力、纵向弯曲力、扭转力、弯扭耦合力；

2、非线性结构件的设计过程较为巧妙，简单方便，对常规技术手段中常用的冲压减重槽进行改进，将冲压去除的部分改用为接触连接的弹片叶瓣，当非线性结构件出现变形时，弹片叶瓣之间的接触区域会发生偏移，力矩长度发生改变，由于变形程度小弹片叶瓣狭义刚度保持不变，在非线性结构件受力一定的情况下，广义刚度发生改变，随着力矩长度的增加广义刚度减小，形成非线性弹性结构，极大的增加了减振隔振效果，弹片叶瓣之间接触的阻尼层由于位置偏移的存在，会消耗掉风振能量，快速减小振幅，达到减振的效果；

3、加入减振行星架的组合，用于电力柜基座和电力柜柜体内的电力元件之间保持相对稳定的位置和较为平缓的过渡。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的侧视结构示意图；

图2为本发明的主切面剖视图；

图3为通风槽的结构示意图；

图4为方钢形钣金件的结构示意图；

图5为方钢形钣金件的主视图；

图6为非线性结构件减振原理图；

图7为减振行星架减振原理图。

图中：1、电力柜柜体；2、电力柜基座；3、电力元件；4、固定板；5、非线性结构件；6、减振行星架；7、方钢形钣金件；8、减重槽；9、弹片叶瓣；10、曲率弯曲部；11、阻尼层；12、弹簧-阻尼器；13、通风槽；14、回流盖；15、风机；16、电力柜柜门；17、吊耳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

根据图1-7所示，本发明提供了一种带非线性框架减振结构的电力柜，技术方案如下：

电力柜柜体1，其为内框架式骨架结构和外部钣金料的组合，现有技术中存在两种类型的电力柜，一种为直接钣金件拼接组合而成，另一种为先搭建框架，之后外表面覆盖钣金件蒙皮形成电力柜柜体1，预先搭建框架广泛应用于大型电力柜，本发明采用此类方式，电力柜柜体1的下部设有与其一体制造的电力柜基座2，电力柜柜体1内位于电力柜基座2上方设有电力元件3，电力柜基座2的两侧对称铆接有L型固定板4，L型固定板4通过螺栓与外界固定安装，电力柜的内框架式骨架结构由条形非线性结构件5组装拼接而成，电力柜基座2内安装有用于稳定电力柜内部电力元件3的减振行星架6，电力柜基座2的底部夹有一层橡胶垫组合成为三明治结构，橡胶的减振效果良好但稳定性不足，本方案采用其特点作为辅助作用；

条形非线性结构件5为中空的方钢形钣金件7结构，方钢形钣金件7的四周均匀开设有减重槽8，一般情况下采用普通的方钢搭建框架时，普通方钢直接冲压去除减重槽8区域的部分，方钢形钣金件7在同一圆周环形圈内的减重槽8位置均匀分布且都位于方钢形钣金件7一侧的形面中心，方钢形钣金件7的减重槽8冲压部分三侧撕裂断开、一侧固定粘连形成弹片叶瓣9，弹片叶瓣9关于方钢形钣金件7的两个对角线分别对称，弹片叶瓣9由于从方钢形钣金件7中冲压分离成型，需要采用内部模具或垫片、砧板将其轧制成型至预设几何结构，弹片叶瓣9分别在两个方向上通过弹性挤压力与相邻的两个弹片叶瓣9接触，弹片叶瓣9分别包含两个曲率弯曲部10，在曲率弯曲部10互相接触，弹片叶瓣9的曲率弯曲部10外侧设阻尼层11；

方钢形钣金件7及弹片叶瓣9设计的减振原理为：户外电力柜柜体1受到风力影响形成风振的时候，由于方向不确定及整体结构模态的作用，对于方钢形钣金件7的受力来说，会形成横向弯曲力、纵向弯曲力、扭转力、弯扭耦合力，在方钢形钣金件7上会出现相对应的变形，当方钢形钣金件7出现变形时，弹片叶瓣9之间的接触区域会发生偏移，力矩长度发生改变，由于变形程度小弹片叶瓣9狭义刚度保持不变，在方钢形钣金件7受力一定的情况下，广义刚度发生改变，随着力矩长度的增加广义刚度减小，形成非线性弹性结构，极大的增加了减振隔振效果，弹片叶瓣9之间接触的阻尼层11由于位置偏移的存在，会消耗掉风振能量，快速减小振幅，达到减振的效果；

减振行星架6包括五个弹簧-阻尼器12和一个X型架构弹片，四个弹簧-阻尼器12均匀分布在电力柜基座2的四角处并与X型架构弹片的四个顶端分别固定连接，一个弹簧-阻尼器12设于电力柜基座2的中心处并与X型架构弹片的中心固定连接，减振行星架6用于电力柜基座2和电力柜柜体1内的电力元件3之间保持相对稳定的位置和较为平缓的过渡。

一个优选方案中，电力柜柜体1的侧边下部开设有通风槽13，通风槽13为电力柜柜体1表面钣金件冲压变形向外扩口得到，通风槽13的开口方向向下，通风槽13内与方形框架相接处设有倾斜向上的风道，风道开口设有回流盖14，电力柜柜体1内在通风槽13对应位置安装有风机15，回流盖14与风道下部之间通过铰链-连杆连接，回流盖14和铰链-连杆的组合方式能够阻止外部风力进入电力柜柜体1内，从而防止大风天气将灰尘风沙等带入电力柜柜体1。

一个优选方案中，减振行星架6分布在四角的弹簧-阻尼器12采用液压粘滞阻尼器用于吸收纵向振动能量，减振行星架6分布在中心的弹簧-阻尼器12采用剪切阻尼器用于吸收横向扭转能量，X型架构弹片的厚度不超过3mm，用于提供弹性恢复力，组合结构充分应用了X型架构弹片的弹性和弹簧-阻尼器12的阻尼配合，提高整体架构的稳定性。

一个优选方案中，电力柜柜体1的一侧通过铰链安装有电力柜柜门16，电力柜柜门16的中部设有把手，电力柜柜门16的上部设有显示仪表盘，电力柜柜门16的下部设有控制开关，显示仪表盘、控制开关分别与电力柜柜体1内的电力元件3之间通过电路连接，电力柜柜体1的顶部设有两个吊耳17，吊耳17用于吊装移动，适用于户外方便安装。

一个优选方案中，条形非线性结构件5为角钢形钣金件结构，角钢形钣金件的两侧分布开设有减重槽8，角钢形钣金件两侧边的减重槽8位置对应设置且都位于角钢形钣金件一侧的形面中心，角钢形钣金件的减重槽8冲压部分三侧撕裂断开、一侧固定粘连形成弹片叶瓣9，弹片叶瓣9关于角钢形钣金件的对角线对称，弹片叶瓣9由于从角钢形钣金件冲压分离成型，需要采用模具或垫片、砧板将其轧制成型至预设几何结构，弹片叶瓣9通过弹性挤压力与相邻的弹片叶瓣9接触，弹片叶瓣9包含曲率弯曲部10，在曲率弯曲部10互相接触，弹片叶瓣9的曲率弯曲部10外侧设阻尼层11，角钢形钣金件减振的基本原理和方钢形钣金件7相同。

一个优选方案中，阻尼层11的设置方式为对弹片叶瓣9的曲率弯曲部10外表面做磨砂处理，磨砂处能够增加摩擦阻尼。

一个优选方案中，阻尼层11的设置方式为对弹片叶瓣9的曲率弯曲部10外表面覆盖橡胶层，橡胶层能够增加粘滞阻尼。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种带非线性框架减振结构的电力柜，其特征在于，包括：

电力柜柜体（1），其为内框架式骨架结构和外部钣金料的组合，所述电力柜柜体（1）的下部设有与其一体制造的电力柜基座（2），所述电力柜柜体（1）内位于电力柜基座（2）上方设有电力元件（3），所述电力柜基座（2）的两侧对称铆接有L型固定板（4），所述电力柜的内框架式骨架结构由条形非线性结构件（5）组装拼接而成，所述电力柜基座（2）内安装有用于稳定电力柜内部电力元件（3）的减振行星架（6），所述电力柜基座（2）的底部夹有一层橡胶垫组合成为三明治结构；

所述条形非线性结构件（5）为中空的方钢形钣金件（7）结构，所述方钢形钣金件（7）的四周均匀开设有减重槽（8），所述方钢形钣金件（7）在同一圆周环形圈内的减重槽（8）位置均匀分布且都位于方钢形钣金件（7）一侧的形面中心，所述方钢形钣金件（7）的减重槽（8）冲压部分三侧撕裂断开、一侧固定粘连形成弹片叶瓣（9），所述弹片叶瓣（9）关于方钢形钣金件（7）的两个对角线分别对称，所述弹片叶瓣（9）由于从方钢形钣金件（7）中冲压分离成型，需要采用内部模具或垫片、砧板将其轧制成型至预设几何结构，所述弹片叶瓣（9）分别在两个方向上通过弹性挤压力与相邻的两个弹片叶瓣（9）接触，所述弹片叶瓣（9）分别包含两个曲率弯曲部（10），在曲率弯曲部（10）互相接触，所述弹片叶瓣（9）的曲率弯曲部（10）外侧设阻尼层（11）；

所述方钢形钣金件（7）及弹片叶瓣（9）设计的减振原理为：户外电力柜柜体（1）受到风力影响形成风振的时候，由于方向不确定及整体结构模态的作用，对于方钢形钣金件（7）的受力来说，会形成横向弯曲力、纵向弯曲力、扭转力、弯扭耦合力，在方钢形钣金件（7）上会出现相对应的变形，当方钢形钣金件（7）出现变形时，弹片叶瓣（9）之间的接触区域会发生偏移，力矩长度发生改变，由于变形程度小弹片叶瓣（9）狭义刚度保持不变，在方钢形钣金件（7）受力一定的情况下，广义刚度发生改变，随着力矩长度的增加广义刚度减小，形成非线性弹性结构，极大的增加了减振隔振效果，弹片叶瓣（9）之间接触的阻尼层（11）由于位置偏移的存在，会消耗掉风振能量，快速减小振幅，达到减振的效果；

所述减振行星架（6）包括五个弹簧-阻尼器（12）和一个X型架构弹片，四个所述弹簧-阻尼器（12）均匀分布在电力柜基座（2）的四角处并与X型架构弹片的四个顶端分别固定连接，一个弹簧-阻尼器（12）设于电力柜基座（2）的中心处并与X型架构弹片的中心固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种带非线性框架减振结构的电力柜，其特征在于：所述电力柜柜体（1）的侧边下部开设有通风槽（13），所述通风槽（13）为电力柜柜体（1）表面钣金件冲压变形向外扩口得到，所述通风槽（13）的开口方向向下，所述通风槽（13）内与方形框架相接处设有倾斜向上的风道，所述风道开口设有回流盖（14），所述电力柜柜体（1）内在通风槽（13）对应位置安装有风机（15），所述回流盖（14）与风道下部之间通过铰链-连杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种带非线性框架减振结构的电力柜，其特征在于：所述减振行星架（6）分布在四角的弹簧-阻尼器（12）采用液压粘滞阻尼器用于吸收纵向振动能量，所述减振行星架（6）分布在中心的弹簧-阻尼器（12）采用剪切阻尼器用于吸收横向扭转能量，所述X型架构弹片的厚度不超过3mm，用于提供弹性恢复力。

4.根据权利要求1所述的一种带非线性框架减振结构的电力柜，其特征在于：所述电力柜柜体（1）的一侧通过铰链安装有电力柜柜门（16），所述电力柜柜门（16）的中部设有把手，所述电力柜柜门（16）的上部设有显示仪表盘，所述电力柜柜门（16）的下部设有控制开关，所述显示仪表盘、控制开关分别与电力柜柜体（1）内的电力元件（3）之间通过电路连接，所述电力柜柜体（1）的顶部设有两个吊耳（17）。

5.根据权利要求1所述的一种带非线性框架减振结构的电力柜，其特征在于：所述阻尼层（11）的设置方式为对弹片叶瓣（9）的曲率弯曲部（10）外表面做磨砂处理。

6.根据权利要求1所述的一种带非线性框架减振结构的电力柜，其特征在于：所述阻尼层（11）的设置方式为对弹片叶瓣（9）的曲率弯曲部（10）外表面覆盖橡胶层。

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