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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 電 池 柜 冷 藏 箱 DC Tall 之 箱 體 結 構 設 計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923222 學生姓名： 朱天柱 指導教師： 陳偉明 （職稱：教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 電池柜冷凍 箱 DC Tall 之箱體結構設計 是本人在導師的指導下獨立進行 研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加 以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含 任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 95 學 號： 0923222 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) DC tall 是該廠根據(jù)市場需求開發(fā)研制的電池柜冷藏箱。電池柜 冷藏箱（DC tall）的主要結構采用的是鈑金材料，本產(chǎn)品的主 要 研 究目 的 ： 將 電 池 保 持 一 定 的 溫 度 ， 使 得 電 池 延 長 使 用 壽 命 。 裝電 池后產(chǎn)品重量達 1.42t，保持電池柜內(nèi)部溫度 25 1 ，并保持內(nèi)C 部溫度的均勻性。 國 內(nèi) 目 前 沒 有 相 關 類 似 產(chǎn) 品 ， 在 國 內(nèi) 該 產(chǎn) 品 屬 于 創(chuàng) 新 開 發(fā) 階 段 。 國 外 該 系 列 產(chǎn) 品 屬 于 起 步 發(fā) 展 階 段 ， 技 術 尚 未 全 面 成 熟 。 在 不 久 的 將 來 ， 將 被 大 量 生 產(chǎn) 并 投 入 使 用 。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1.能夠熟練應用 CAD， UG 等設計軟件； 2.具備一定的機械設計，力學計算，較強的動手能力； 3.進行三維和二維圖紙設計，力的計算等； 4.完成相關的零件圖和裝配圖，其中包括三維圖和二維圖。 II 5.撰寫畢業(yè)設計說明書一份。 （1）按學校要求完成畢業(yè)論文（不少于 8000 字） 。 （2）完成英文翻譯（不少于 3000 字；英文資料翻譯要正確表達原 文的含意，語句通順。 ） （3）設計說明書論文格式滿足學校相應的規(guī)范要求，內(nèi)容完整，結 構安排合理，語句通順。 四、接受任務學生： 機械 95 班 姓名 朱天柱 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學科組組長研究所 所長簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 本文以電池柜冷藏箱為例，電池柜冷藏箱（DC tall）的主要結構采用的是鈑金材料， 本產(chǎn)品的主 要 研究目 的 ： 將 電 池 保 持 一 定 的 溫 度 ， 使 得 電 池 延 長 使 用 壽 命 。 裝電池后 產(chǎn)品重量達 1.42t，保持電池柜內(nèi)部溫度 25 1 ，并保持內(nèi)部溫度的均勻性。 C 本課題研究主 要 目 的 ： 將 電 池 保 持 一 定 的 溫 度 ， 使 得 電 池 延 長 使 用 壽 命 。 而 研究 意義在于：節(jié)能減排、綠色成本、節(jié)約成本。本次設計的內(nèi)容主要包括：總體部分的設 計計算，材料選擇，結構要求，以及考慮到摩擦磨損等方面，完成一整套電池柜冷藏箱 （DC tall）箱體結構的設計圖紙的設計和繪制、電池柜裝配工藝流程編制以及結構上的受 力分析和強度校核。 本文將以零件的設計成型為核心，然后再加以裝配。整個過程結束，必須有正確的 設計思想，并敢于創(chuàng)新探索；掌握零件的設計原理，方法和機械設計的一般規(guī)律，進而 綜合運用所學的知識，培養(yǎng)了研究改進或開發(fā)新的基礎零件及設計簡單的機械的能力； 并學會運用標準，規(guī)范，手冊，圖冊和查閱有關技術資料的能力。 關鍵詞：電池柜冷藏箱；DC Tall；節(jié)能減排；箱體結構 IV ABSTRACT Battery cabinet freezers, for example, The battery cabinet freezers (DC tall) structure is used in sheet metal material, the main purpose of the product: the battery to maintain a certain temperature, extend the service life of the battery. Product weight 1.42T install the battery, to maintain the internal temperature of the battery cabinet 25 1 , and to keep the internal C temperature uniformity. The main purpose of the research: the battery to maintain a certain temperature, extend the service life of the battery. Meaning is: energy saving, environmental costs, and cost savings. The design of the main aspects of the overall parts: design calculations, material selection, structural requirements, as well as taking into account the friction wear. Design and drawing of a set of battery cabinet freezers (DC tall) box structure design drawings, the battery cabinet assembly process on the preparation and structural stress analysis and strength check. This will be part of the design forming the core, then add to the assembly. The process is complete, you must have the correct design ideas and innovation to explore; master the parts of the design principles, methods and mechanical design of the general rules, and then apply the knowledge and develop research to improve or develop a new foundation for parts and design simple mechanical ability; and the ability to learn the use of standards, specifications,manuals, Atlas, and access to the relevant technical information. Keywords: Battery cabinet freezers; DC Tall；Energy conservation; Box structure V 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 課題來源 ...............................................................................................................................1 1.2 選題的目的和意義 ...............................................................................................................1 1.2.1 選題的目的 ....................................................................................................................1 1.2.2 研究的意義 ....................................................................................................................1 1.2.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析及展望 ................................................................................................1 1.3 國內(nèi)外制冷壓縮機的發(fā)展現(xiàn)狀 ...........................................................................................2 1.3.1 概論 ................................................................................................................................2 1.3.2 制冷壓縮機的特點和分類 ............................................................................................2 1.3.3 國內(nèi)外制冷壓縮機技術發(fā)展狀況 ................................................................................3 1.4 主要研究內(nèi)容 .......................................................................................................................4 1.5 待解決的問題 .......................................................................................................................5 2 箱體結構設計 .............................................................................................................................6 2.1 尺寸的確定 ............................................................................................................................6 2.2 材料的選擇 ............................................................................................................................6 2.2.1 箱體材料的選擇 .............................................................................................................7 2.2.2 發(fā)泡材料 .........................................................................................................................7 2.3 外殼的設計 ..........................................................................................................................10 2.4 內(nèi)膽設計 ..............................................................................................................................13 2.4.1 內(nèi)膽與擱架連接部分 ...................................................................................................14 2.4.2 內(nèi)膽側成型部分 ...........................................................................................................14 2.5 底托設計 ..............................................................................................................................15 2.5.1 存在的問題 ...................................................................................................................16 2.5.2 解決方法 .......................................................................................................................16 2.6 擱架設計 ..............................................................................................................................17 2.6.1 強度計算 .......................................................................................................................17 2.6.2 剛度計算 .......................................................................................................................18 2.7 新型的結構設計 ..................................................................................................................18 3 鈑金工藝 ...................................................................................................................................21 3.1 鈑金的定義及特點 ..............................................................................................................21 3.2 鈑金工藝過程 ......................................................................................................................21 3.3 下加強件的加工過程 ..........................................................................................................23 4 結論與展望 ...............................................................................................................................28 4.1 結論 .....................................................................................................................................28 4.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................28 VI 致 謝 ...........................................................................................................................................29 參考文獻 .......................................................................................................................................30 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 1 1 緒論 1.1 課題來源 DC tall 是根據(jù)市場需求開發(fā)研制的電池柜冷藏箱。 電池柜冷藏箱（DC tall）的主要結構采用的是鈑金材料，本產(chǎn)品的主 要 研究目 的 ： 將 電 池 保 持 一 定 的 溫 度 ， 使 得 電 池 延 長 使 用 壽 命 。 裝電池后產(chǎn)品重量達 1.42t 吊起時 頂部的四個螺絲每個都必須能承受 220kg 的拉力。保持電池柜內(nèi)部溫度 25 1 ，并C 保持內(nèi)部溫度的均勻性。 1.2 選題的目的和意義 1.2.1 選題的目的 將 電 池 保 持 一 定 的 溫 度 ， 使 得 電 池 延 長 使 用 壽 命 。 如果在高于規(guī)定的 35C 以上操作溫度的環(huán)境中，這個電池的電量會不斷的減少，即 電池的供電時間不會像以往那么長。如果在這樣的溫度下，還要為設備來充電，那么對 電池的損傷將會越大。如果在稍微熱的環(huán)境中存放電池，也不可避免的對電池的質(zhì)量產(chǎn) 生相應的損壞。所以，盡量保持適當?shù)牟僮鳒囟仁且环N延長鋰電壽命的有效方法。 溫度太低也不好，如果在低溫環(huán)境，比如 4C 以下中使用鋰電，同樣也會發(fā)現(xiàn)電池的 使用時間減少了，有些電子產(chǎn)品的原裝鋰電甚至充不上電在低溫環(huán)境中。但是也不用太 擔心，相比于高溫環(huán)境下的使用，在低溫環(huán)境下，溫度升高，電池中的分子受熱，就會 馬上恢復到以前的電量。 1.2.2 研究的意義 節(jié)能減排、綠色成本、節(jié)約成本。 中 國 經(jīng) 濟 的 快 速 增 長 ， 各 項 建 設 取 得 了 巨 大 成 就 ， 但 也 付 出 了 巨 大 的 資 源 和 環(huán) 境 破 壞 的 價 格 ， 這 已 成 為 群 眾 之 間 的 矛 盾 日 益 尖 銳 ， 環(huán) 境 污 染 問 題 反 應 強 烈 。 這 種 狀 況 與 經(jīng) 濟 結 構 不 合 理 ， 增 長 方 式 粗 放 直 接 相 關 。 不 加 快 調(diào) 整 經(jīng) 濟 結 構 ， 改 變 增 長 方 式 ， 資 源 支 撐 不 住 ， 環(huán) 境 不 適 合 ， 不 能 承 受 的 社 會 和 經(jīng) 濟 發(fā) 展 的 困 難 。 只 有 堅 持 節(jié) 約 發(fā) 展 ， 清 潔 發(fā) 展 ， 安 全 和 發(fā) 展 ， 以 實 現(xiàn) 經(jīng) 濟 社 會 又 好 又 快 發(fā) 展 。 同 時 ， 溫 室 氣 體 排 放 引 起 全 球 氣 候 變 暖 ， 備 受 國 際 社 會 關 注 。 進 一 步 加 強 節(jié) 能 減 排 工 作 ， 也 是 應 對 全 球 氣 候 變 化 的 迫 切 需 要 。 1.2.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析及展望 國 內(nèi) 目 前 沒 有 相 關 類 似 產(chǎn) 品 ， 在 國 內(nèi) 該 產(chǎn) 品 屬 于 創(chuàng) 新 開 發(fā) 階 段 。 國 外 該 系 列 產(chǎn) 品 屬 于 起 步 發(fā) 展 階 段 ， 技 術 尚 未 全 面 成 熟 。 但 是 在 不 久 的 將 來 ， 將 會 被 大 量 生 產(chǎn) 并 投 入 使 用 。 隨 著 制 冷 和 空 調(diào) 行 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 這 已 成 為 衡 量 一 個 社 會 的 經(jīng) 濟 實 力 ， 科 技 水 平 和 生 活 質(zhì) 量 的 重 要 指 標 之 一 。 制 冷 技 術 在 工 業(yè) ， 農(nóng) 業(yè) ， 科 技 和 國 防 等 許 多 領 域 具 有 越 來 越 重 要 的 作 用 。 和 其 他 以 技 術 為 基 礎 的 產(chǎn) 業(yè) 一 樣 ， 環(huán) 保 ， 經(jīng) 濟 的 發(fā) 展 和 技 術 進 步 要 求 的 制 冷 和 空 調(diào) 行 業(yè) 的 驅(qū) 動 力 。 加 大 可 再 生 能 源 的 研 究 、 開 發(fā) 與 規(guī) 模 化 利 用 的 力 度 的 同 時 ， 各 種 節(jié) 能 技 術 的 推 廣 應 用 就 顯 得 尤 為 重 要 。 這 里 我 們 以 家 用 空 調(diào) 為 例 ， 在 我 國 的 大 城 市 中 ， 空 調(diào) 用 電 量 已 占 居 民 用 電 量 的 40% 50%， 給 我 們 節(jié) 能 的 警 示 。 無錫太湖學院學士學位論文 2 在 國 外 ， 一 些 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 的 全 年 能 耗 已 占 整 個 系 統(tǒng) 總 能 耗 的 40%至 60%， 我 國 對 于 空 氣 調(diào) 節(jié) 的 耗 電 總 量 的 占 比 重 慢 慢 的 在 增 長 ， 節(jié) 能 任 務 還 需 要 我 們 繼 續(xù) 努 力 。 因 此 ， 為 了 適 應 我 國 “節(jié) 能 優(yōu) 先 ”的 能 源 戰(zhàn) 略 的 發(fā) 展 要 求 以 及 “資 源 持 續(xù) 利 用 、 環(huán) 境 不 斷 改 善 ”的 社 會 發(fā) 展 目 標 ， 探 索 研 究 和 開 發(fā) 實 踐 制 冷 行 業(yè) 的 新 技 術 ， 是 制 冷 行 業(yè) 義 不 容 辭 的 責 任 。 1.3 國內(nèi)外制冷壓縮機的發(fā)展現(xiàn)狀 1.3.1 概論 隨著氣體動力學研究的進展，制冷壓縮機的效率不斷得到提高；新材料的問世，軸 承、密封技術及機械加工技術的進步，解決了制冷壓縮機向高壓力、寬流量范圍發(fā)展過 程中的一系列問題，使制冷壓縮機的應用范圍大為拓展 1。 制冷壓縮機已成功應用于空調(diào)，化工，石油等領域，并在許多領域和容積式壓縮機， 展開了競爭，并取得了良好的效果。低流量葉輪離心壓縮機制冷相關的關鍵技術（如高 壓密封，防止涌動生產(chǎn)等方面）的進展，在許多全球制造商提供的制冷壓縮機性能也不 斷提高。 目前已經(jīng)開發(fā)了許多傳統(tǒng)材料所不具有較高的性能和特殊功能的材料，被廣泛的應 用。這之間的活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦的問題，例如，傳統(tǒng)的材料往往是過度磨損，從而 導致效率下降，氣缸中的Ni-P鍍層或鍍鎳碳化硅涂層的原始表面可以有效地降低摩擦力。 另一個例子是往復活塞式制冷壓縮機密封件的最大力量，在最惡劣的條件下密封工作， PEEK具有的強度和韌性，安全，節(jié)能，低噪音和活塞式制冷壓縮機，密封性能好等優(yōu)勢， 為創(chuàng)建新的出路。 我國的制冷壓縮機的生產(chǎn)，起步于 20 世紀 50 年代，開展了中小型活塞式制冷壓縮 機系列的研制，有 20 余種產(chǎn)品投入生產(chǎn)。螺桿式制冷壓縮機從 1974 年開始研制，到 1978 年主要產(chǎn)品已經(jīng)達到較高水平，2000 年生產(chǎn)了 3500 臺。離心式制冷壓縮機的研制 始于 1966 年，1969 年即生產(chǎn)出 6 級壓縮、制冷量為 3500KW、用于乙烯裝置的離心壓縮 機，此后在產(chǎn)品性能上不斷提高。我國的渦旋式制冷壓縮機，大部分在合資企業(yè)和國外 在中國的肚子企業(yè)中生產(chǎn)。 總體而言，我國已經(jīng)能夠設計和生產(chǎn)各種類型的制冷壓縮機。應該是未來的發(fā)展方 向，計算機，新材料和其他設備配合使用，雖然發(fā)達國家的發(fā)展走向，仍然有差距，但 經(jīng)過不斷的努力，我們必須把我們的制冷壓縮機行業(yè)邁上一個新的臺階。 1.3.2 制冷壓縮機的特點和分類 根據(jù)制冷壓縮機的工作原理，可分為兩類。在排量式壓縮機中，氣體壓力的可變?nèi)?積的減少被強制中常用的往復式壓縮機的活塞式壓縮機旋轉式壓縮機，螺桿式壓縮機和 旋轉式壓縮機的不同可增大音量。在速度型壓縮機中，氣體壓力表增加的動能轉化而來 的氣體，常用的離心式壓縮機的轉速的壓縮機。 在適應不斷發(fā)展的制冷劑，而制冷壓縮機類型增加。從最初開發(fā)的往復式制冷壓縮 機醚的一系列不同的制冷劑的容積式制冷壓縮機和離心式制冷壓縮機。通過直接的蒸汽 壓縮式冰箱排量式致冷壓縮機，氣體的體積減少，從而提高了壓力的目的，離心式壓縮 機的第一氣體的動能增加，而壓力有所增加，則動能轉化為勢能提高壓力。 這一方面是制冷量范圍的不斷擴大，小到 100W，如往復式制冷壓縮機，大到單機制 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 3 冷量 27000KW，如離心式制冷壓縮機，另一方面是制造工藝的進步，一些制造困難的制 冷壓縮機可生產(chǎn)。如螺桿式制冷壓縮機，因其轉子型線的復雜，故從設計到制造難度都 非常大，直到 1961 年研制成功了噴油螺桿制冷壓縮機后，制冷領域才得到迅速的發(fā)展。 迄今已開始取代一些體積較大的往復式制冷壓縮機，同時也取代了某些中等制冷量的離 心式壓縮機。 往復式壓縮機： 往復式壓縮機的歷史最長，各種型號齊全，廣泛被制冷與空調(diào)業(yè)應用。其進一步分 為全封閉式，半封閉式和開啟式三種，對于全封閉式壓縮機，它的電機封閉在壓縮機機 殼內(nèi)，功率因名義轉速不同而從 0.05KW22KW 不等；因能夠拆卸和維修，半封閉式功 率范圍很大，從 5KW110KW 不等；開啟式可用于低溫、大冷量深冷凍結，及運輸制冷 系統(tǒng)，并有不同型號可供選擇。其中半封閉式在世界各地生產(chǎn)量最大，在全世界的很多 國家的知名企業(yè)都在大量生產(chǎn)。 旋轉式壓縮機： 旋轉式壓縮機多用于小型空調(diào)器，如便攜式、窗式、小型分體式空調(diào)器及小型除濕 機中，在日本，這種機型還用于家用冰箱及小型冷凝機組。日本廠家支配了世界生產(chǎn)的 產(chǎn)品及技術，尤其變頻熱泵空調(diào)器用旋轉壓縮機大部分是在日本研發(fā)生產(chǎn)的。Mastsushifa 是世界最大的旋轉壓縮機生產(chǎn)商，每年的全球生產(chǎn)量超過一千萬臺，約占世界市場份額 的 40%，目前世界很多國家也在擴大生產(chǎn)。 渦旋式壓縮機： 渦旋式壓縮機是最近幾十年才開始規(guī)模化生產(chǎn)運用的，但是它在制冷應用中越來越 重要。它是由固定渦旋卷盤和繞行渦旋卷盤組成。由于這種壓縮機的扭矩由氣體壓縮造 成波動較小，所以它的振動要比往復式和旋轉式壓縮機小。 螺桿式壓縮機： 螺桿式壓縮機在近幾年逐漸在一定冷量范圍取代活塞式，開始主要應用于中型和大 型的冷水機組中。它們許多是半封閉型的，制冷量在 30200 冷噸范圍內(nèi)，雖然它的價格 要比活塞式高出很多，但由于它的緊湊和容易操作及維護性，廣泛應用于冷水機組和制 冷整體裝配機中。 其主要有兩種不同的型式：雙螺桿式和單螺桿式。大量生產(chǎn)應用于空調(diào)器或熱泵行 業(yè)的 3045KW 的雙螺桿半封閉式壓縮機，而單螺桿式的生產(chǎn)規(guī)模相對較小。 離心式壓縮機： 離心式壓縮機與活塞式和螺桿式等容積式不同，因為離心式適用于大容量的制冷裝 置，離心式壓縮機可以利用葉輪旋轉所形成的離心力來壓縮大量低壓氣體。離心式冷水 機組的應用，美國具有統(tǒng)治力。作為中國的生產(chǎn)商，重慶通用機械公司較出名。在歐洲 和東亞，市場基本上被美國的主要生產(chǎn)商所占據(jù)。 1.3.3 國內(nèi)外制冷壓縮機技術發(fā)展狀況 迄今為止，制冷壓縮機已經(jīng)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展。1834 年在倫敦工作的美國發(fā)明 家波爾金斯造出了第一臺以乙醚為工質(zhì)的蒸汽壓縮式制冷機，并正式申請了英國專利， 這是后來所有蒸汽壓縮式制冷機的雛形。但是乙醚易燃易爆，于 1875 年卡列和林德用氨 作為制冷劑，從此蒸汽壓縮式制冷機占了主要地位。1930 年，氟利昂制冷劑的使用給蒸 無錫太湖學院學士學位論文 4 汽壓縮式制冷機帶來了新的變革。 壓縮機在與制冷機的適應過程中也不斷發(fā)展。如氨對銅有腐蝕性，則氨壓縮機中不 允許使用銅質(zhì)零件；氟利昂制冷機滲透性強，對有機溶劑有溶脹作用，在制造氟利昂制 冷機時必須充分考慮；二氧化碳壓縮機用于跨臨界的制冷循環(huán)，排氣壓力是傳統(tǒng)制冷機 510 倍，故其可靠性和密封性有較高的要求；碳氫化合物易燃易爆，因而對碳氫化合物 的制冷壓縮機安全性要求很高。從 20 世紀 70 年代開始，隨著環(huán)境友好型制冷劑的開發(fā) 和應用，制冷壓縮機的研發(fā)也取得了很大的進展。 目前，冷壓縮機的國際發(fā)展方向是高壓和小流量壓縮機產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)；壓縮機容量 不斷增大、新型氣體密封、磁力軸承和無潤滑聯(lián)軸器相繼出現(xiàn)；三元流動理論研究進一 步深入，不僅應用到葉輪設計，還發(fā)展到葉片擴壓器靜止元件設計中，機組效率得到提 高；采用噪音防護技術，改善操作環(huán)境等。 多年來，我國壓縮機制造業(yè)在引進國外技術，消化吸收和自主開發(fā)基礎上，攻克不 少難關，取得重大突破。但是，我國制冷壓縮機在高技術、高參數(shù)、高質(zhì)量和特殊產(chǎn)品 上還不能滿足國內(nèi)需要，50%左右產(chǎn)品需要進口。另外，在技術水平、質(zhì)量、成套性上和 國外還有差距。隨著石化生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，我國制冷壓縮機在大型化方面將面臨新的 課題。 目前制冷壓縮機的發(fā)展趨勢簡述如下：(1) 創(chuàng)造新的機型。(2) 冷壓縮機內(nèi)部流動規(guī) 律的研究與應用。(3) 高速轉子動力學的研究與應用。高速轉子的平衡、高速轉子的彎曲 振動和扭轉振動、高速轉子的支承與抑振、高速轉子的軸端密封和高速轉子的使用壽命 預估等。(4) 新型制造工藝技術的發(fā)展。(5) 冷壓縮機的自動控制。為使冷壓縮機安全運 行、調(diào)控到最佳運行工況或按產(chǎn)品生產(chǎn)過程需要改變運行工況等，均需要不斷完善自動 控制系統(tǒng)。(6) 冷壓縮機的故障診斷。為使制冷壓縮機安全運行，變定期停機大修為預防 性維修，采用在線監(jiān)測實時故障診斷系統(tǒng)，遇到緊急情況及時報警、監(jiān)控或聯(lián)鎖停機。(7) 實現(xiàn)國產(chǎn)化和參與國際市場競爭。許多大型的復雜冷壓縮機均已由從國外引進過渡到實 現(xiàn)國產(chǎn)化，并隨著一些大型工程裝備的出口，向國外銷售，參與國際市場的競爭。 1.4 主要研究內(nèi)容 1. 電池柜冷藏箱各個部分的設計方案與裝配方案。 蓄電池放置在擱架上，擱架必須承受住蓄電池的重量。解決擱架設計方法及強度計 算。 2.強度問題： 電池柜內(nèi)部裝電池后重量達 1.42t，擱架四周用到的所有螺絲必須能承受蓄電池的壓力解 決強度的設計方法及方案： （1）外部：采用高強度螺栓 M8 8.8 級別，材質(zhì)：鍍鋅。箱體上采用 M8 不銹鋼鉚螺 母，并在內(nèi)部附加 1mm 厚的不銹鋼加強板。 （2）內(nèi)部：用側內(nèi)剪切力來分散承重的單一性，以每層12個受力點均勻分布，并在 內(nèi)膽附1mm厚的加強板，材料：鍍鋅板，加強板上也有剪切力的成形設計。 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 5 1.5 待解決的問題 1.防水性要求：背部拼接達到 IP65 等級即：浸水一米以內(nèi)不漏水； 其余拼接部分 IP55 級即要求能夠防雨。 2.門和箱體的防腐蝕性 3.整個機器的保溫性及隔熱性能。防止能量損失小于整體的 35%。在環(huán)境溫度 35C 時，壓縮機輸入功率 170W，制冷功率 280W。保持內(nèi)部室溫 25C,以及內(nèi)部溫度的均勻性 1C。 無錫太湖學院學士學位論文 6 2 箱體結構設計 2.1 尺寸的確定 圖 2.1 箱體 冷藏箱外箱一般有兩種結構形式。一種是拼裝式，即由左右側板、后板、斜板等拼 裝成一個完整的箱體。其優(yōu)點是不需要大型輥軋設備，箱體規(guī)格變化容易，具有多規(guī)格、 多系列的產(chǎn)品特點，但對每塊側板要求高，強度不如整體式好。 另一種是整體式，即將頂板與左右側板按要求輥軋成一倒“U”字形，再與后板、斜 板點焊成箱體，或?qū)⒌装迮c左右側板彎折成“U”字形，再與后板、斜板點焊成一體，前 者要求輥軋線長度較長，而后者要求輥軋寬度較寬。 這里我選擇的是拼裝式結構。我選擇這種結構很大的原因是它不需要大型輥軋設備， 很適合我這種個人的研究。 箱體結構：外形尺寸為 660mm 575mm 1921.8mm（寬深高） 2.2 材料的選擇 冷藏箱的結構包括：外殼，發(fā)泡層，箱體。材料決定著基本的結構尺寸，自然會影 響到工藝和最后的造型。機械生產(chǎn)上就必須考慮耐用性,強度要求,加工便利否,成本等。 舉個例子說為了滿足使用需要，桌子上可能擱置的東西我們可以事先確定下來，如 可能放一臺電腦的顯示器、一小堆書藉。 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 7 另外也有可能有人會上去踩一下拿高處的東西等，這樣我們就確定了它的設計功能 和最大的可能負載值；這時你就能夠看到它們的區(qū)別了如果用鋼材，那么能滿足這 種需要時，它的結構件相對較?。荒静木鸵鄬Υ笮?。 由于構件小那么造型相對就可以細致些變化可以多些，而相對大的則變化就少了； 那么工藝上的不同也就不需要我再說了吧但對于相近的材料，只是可能非業(yè)內(nèi)人士 要相對難理解一些，其基本道理是一樣的，再如同是金屬材料鋼、鐵、銅、鋁等材 性也都有著很大的差別對于各個部分材料的選擇也是非常重要的，下面就是各個部分的 材料選擇。 2.2.1 箱體材料的選擇 箱體是冷藏箱結構的整體結構，所以箱體材料一般選用 HT200400 的各種牌號的灰 鑄鐵，而最常用的為 HT200。 HT200 抗拉強度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好，主要用來鑄造汽車發(fā)動機汽缸、 汽缸套、車床床身等承受壓力及振動部件。應用舉例： 1.一般機械制造中較為重要的鑄件，如：汽缸、齒輪、機座、金屬切削機床床身及 床面等。 2.汽車、拖拉機的氣缸體、氣缸蓋、活塞、剎車輪、聯(lián)軸器盤以及汽油機和柴油機 的活塞環(huán)。 3.具有測量平面的檢驗共建，如:劃線平板、V 形鐵、平尺、水平儀框架等。 4.承受 7.85MPa 以下中等壓力的液壓缸、泵體、閥體以及要求有一定耐腐蝕能力的 泵殼、容器。 5.圓周速度1220m/s 的帶輪以及其他符合所列 作條件的零件。 6.需經(jīng)表面淬火的零件。 2.2.2 發(fā)泡材料 對于發(fā)泡我們沒接觸過的肯定不了解，下面我會簡單的闡述一下有關發(fā)泡層的含義。 1、什么是發(fā)泡層：發(fā)泡層就是保溫層（泡沫的） 。 2、冰箱發(fā)泡層在哪：后背、兩側、上下和門的夾層都是發(fā)泡層，可以起到隔熱的 作用。 3、冰箱發(fā)泡層的材料：溫水箱就是在普通的水箱外面加一層發(fā)泡料，再加一層不 銹鋼板子。 常規(guī)的節(jié)能技術主要從三個方面來降低冷藏箱的能耗： 1.增加冷藏箱的發(fā)泡層厚度 普通冷藏箱冷藏室發(fā)泡層厚度為 30mm 至 40mm，冷凍室厚度為 65mm 至 85mm。 節(jié)能冷藏箱為了減少冷量向外界的輻射將冷藏室的發(fā)泡層厚度增加為 50mm 至 60mm，冷 凍室發(fā)泡層厚度增加到 80mm 至 95mm 甚至是 115mm。 2.采用機械式溫控器 單循環(huán)制冷系統(tǒng)的冰箱壓縮機，相比雙循環(huán)制冷系統(tǒng)的冰箱，開機時間短，較為省 電，開停只受冷藏室溫度控制，同時采用單循環(huán)制冷系統(tǒng)機械式溫控器、單循環(huán)制冷系 統(tǒng)的冷藏箱沒有電腦板、電磁閥等耗電部件。 無錫太湖學院學士學位論文 8 3.采用高效無氟壓縮機 高效無氟壓縮機在冰箱上已經(jīng)廣泛使用，其能源效率值（COP）能達到接近 2，是 冷藏箱節(jié)能的最主要手段。 4.采用常規(guī)節(jié)能技術的優(yōu)點是生產(chǎn)工藝簡單、可靠性高、成本增加較少，但其缺點 也很明顯：發(fā)泡層體積過大影響冰箱的美觀效果；溫控器操作不簡單，必須根據(jù)季節(jié)的 不同來控制溫度檔位，單循環(huán)系統(tǒng)的冷藏箱冷凍能力小，不能完成速凍等功能，在冷凍 多數(shù)新鮮食品時會不行。采用常規(guī)節(jié)能技術的冰箱另外一個不太好的弱點是耗電量的不 均勻性，單循環(huán)制冷系統(tǒng)冷藏箱因為其溫度受冷藏室控制，冬季環(huán)境溫度較低的時候必 須打開溫度補償裝置才能保證冷藏箱的正常運行。 而我選擇改變發(fā)泡層的厚度來達到節(jié)能的目的。 發(fā)泡層如圖所示： 圖 2.2.1 發(fā)泡層 塑料發(fā)泡的技術淵源久遠。最早是 20 年代初期的泡沫膠木，用類似制造泡沫橡膠 的方法制??；30 年代出現(xiàn)硬質(zhì)聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；40 年代有聚乙烯、聚氯乙烯、 環(huán)氧樹脂、酚醛泡沫；50 年代則有可發(fā)性聚苯乙烯泡沫和軟質(zhì)聚氨酯泡沫。基本上所有 的塑料，包括熱塑性和熱固性的都可以發(fā)泡為泡沫塑料。工業(yè)上的制備方法有：擠出發(fā) 泡、注塑發(fā)泡、模塑發(fā)泡、壓延發(fā)泡、粉末發(fā)泡和噴涂發(fā)泡等等。其中，注塑發(fā)泡是最 重要的成型方法之一，在這里重點講述注塑成型發(fā)泡。 發(fā)泡成型原理： 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 9 塑料的發(fā)泡方法根據(jù)所用發(fā)泡劑的不同可以分為物理發(fā)泡法、化學發(fā)泡法和機械發(fā) 泡法三大類。 目前用于冷藏箱保溫的主要應該是聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料，它的保溫性能好且成型方 便。保溫層厚度越大保溫效果會越好但同時帶來初期成本高、保溫層支撐強度不夠等問 題，故而應適可而止。 圖 2.2 發(fā)泡工藝 1、聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡技術優(yōu)點在現(xiàn)場發(fā)泡、噴涂（或灌注）聚氨酯泡沫塑料隔熱層的 方法，其表面是一整體，沒有拼接，冷損失少，而且效率高，容易達到質(zhì)量要求，減少 施工程序，省去導管表面的防腐涂層。 2、聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡施工工藝原理聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡噴涂、灌注工藝原理，是聚醚 異氰酸酯的聚合反應能生成胺基甲酸酯，即能生成所需的聚氨基甲酸乙酯，也就是常稱 的聚氨酯泡沫塑料。 在反應過程中同時加入催化劑、交聯(lián)劑（乙二胺聚醚） 、發(fā)泡劑（R-113 或 R-11 和水） 、泡沫穩(wěn)定劑（硅油）等，其作用是促進和完善化學反應 11。這些原料分兩組，經(jīng)充分 混合后分別由計量泵按比例打入特制的噴槍內(nèi)，在噴槍或灌注混合器內(nèi)充分混合噴涂于 管道或設備表面，發(fā)生反應，在 510S 內(nèi)起泡而生成泡沫塑料，并固化成型。 3、聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡施工方法 （1）噴涂法：按配方將兩組溶液分別貯于兩個料桶中，物料以過濾至計量泵，由風 無錫太湖學院學士學位論文 10 動馬達帶動運轉，將料輸入料管至噴槍體，由壓縮空氣調(diào)節(jié)閥將物料帶進混合室，混合 后通過噴管噴嘴，噴到管道或設備上發(fā)泡成型。 （2）灌注法：將配制好的兩組溶液分別貯于料桶中，運送到計量泵，由風動馬達帶 動運轉，將物料輸入料管至灌注混合器，由壓縮空氣通入灌注馬達，帶動攪拌軸使兩組 物料混合，然后注入模具發(fā)泡成型。聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡施工注意事項在室溫條件下攪拌物 料，使其混合反應，然后較快的灌注在需要成型的空間，施工時應控制反應發(fā)泡時間， 使攪拌后的混合物呈液態(tài)灌注到空隙中。在發(fā)泡過程中，會產(chǎn)生很大的膨脹力，應對灌 注夾層或模型做適當加固。 聚氨酯微孔彈性體（PUE）為發(fā)泡的聚氨酯彈性體。具有體質(zhì)輕，能變形、抗沖擊、 易模塑、耐折性佳，是彈性優(yōu)良，具有較高密度和強度的微孔材料。 2.3 外殼的設計 如圖所示，依次為左右側板，箱體頂蓋，后蓋板。 圖 2.3 左右側板 如圖，左右側板的尺寸為：1431.2mm 458.4mm 1.5mm（長寬厚） ，四周為 10mm 高的拼接邊。板是切割掉 168mm 130.4mm 的矩形板。材料是 OCr19Ni9。 這里必須要介紹一下 OCr19Ni9 這種材質(zhì)。 OCr19Ni9 ：奧氏體不銹鋼,兩端接管或法蘭采用低碳鋼或低合金鋼。 市面上常用的是 0Cr18Ni9，不銹鋼耐熱鋼使用最廣泛，用于食品用設備，一般化工 設備，原子能用工業(yè)設備。也就是俗稱的 304 不銹鋼。 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 11 圖 2.4 箱體頂蓋 如圖，箱體頂蓋的尺寸為：194.1mm 187.6mm 1.5mm（長寬厚） ，板上打 4 個 直徑為 4mm 的孔。材料是 OCr19Ni9。 圖 2.5 后蓋板 無錫太湖學院學士學位論文 12 如圖，后蓋板的尺寸為：1789.8mm 660mm 1.5mm（長寬厚） ，中心打一個直 徑為 32mm 的通孔。材料是 OCr19Ni9。 冷藏箱的外殼體材料主要是以 OCr19Ni9 為主，此材料的優(yōu)越性：硬度大，磨性好， 可進行各種各種加工，還能配合和其它材料很好的配合，發(fā)揮裝飾效果和進行漂亮的加 工等等。 局限性：密度明顯比其它材料大，絕緣性能較差，此外，加工所需的設備和費用， 比塑料和木材花費要大等等。 外體的制作：鋼板毛坯 調(diào)直剪裁 上線 沖孔沖角 折側邊 折高低邊 這側幫 水洗 除油 水洗 除銹 水洗 活化 磷化成膜 水洗烘 干 噴粉 加熱 固化 主要工藝：磷化噴漆靜電噴塑工藝原理：把粉末涂料噴使用靜電噴粉設備涂到工件 表面，在靜電作用下，粉末會均勻的吸附于工件表面。 形成粉狀的涂層：粉末涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不 同種類效果）的最終涂層噴涂效果在機械強度，附著力，耐腐蝕，耐老化等方面優(yōu)于噴 漆工藝。 工藝名稱：前處理。工藝流程：除油 除銹 磷化 鈍化。 工件經(jīng)前處理后不但表面沒有油，鐵銹，而且原來銀白色有光澤的表面上生成一層 均勻而粗糙的不容易生銹的灰色磷膜，既能防銹又能增加噴塑層的附著力；相關設備： 前處理槽（混凝土做槽） 。 相關化學藥品：硫酸，鹽酸，純堿，酸性除油劑，磷化劑，鈍化劑。 工藝名稱：靜電噴涂。 工藝流程：將工件表面利用靜電吸附原理均勻的噴上一層粉末，落下的粉末通過回 收系統(tǒng)，過篩后可以再用。 相關設備及材料：靜電噴塑機（ 電粉末噴涂機） 粉末回收系統(tǒng)，粉末涂料。 工藝名稱：高溫固化 。 工藝流程：將噴涂好的工件推入烤爐，加熱到預定的溫度（一般 185 度） ，保溫相應 的時間，開爐取出冷卻即得到成品。相關設備：固化爐 藝名稱：裝飾處理 工藝流程：靜電噴涂的工件為了達到某一種外觀效果如：各種圖案而采取的處理工 藝。 （罩光，轉印等處理工藝） 電池柜冷凍箱 DC Tall 之箱體結構設計 13 2.4 內(nèi)膽設計 圖 2.6 傳統(tǒng)內(nèi)膽 內(nèi)膽是制冷柜最重要的一部分之一，冷藏柜的箱體肯定是要有內(nèi)膽的，所有需要冷 藏的東西都要放在里面。冷藏箱內(nèi)膽的成型質(zhì)量、成品率、生產(chǎn)效率都直接影響冷藏箱 的質(zhì)量和成本。 傳統(tǒng)內(nèi)膽的制作利用的是真空成型，真空成型的原理是將熱塑性塑料板（片）材固 定在模具上方，用輻射加熱器加熱至軟化狀態(tài)，再將模具移向塑料板材，在模具與板材 之間形成空腔，用真空泵將空腔中的空氣抽掉，借助大氣壓力使板材覆蓋在模具上而成 型，冷卻定型后，在借助壓縮空氣將塑料件從模具上脫模。真空成型法可生產(chǎn)各種塑料 容器及型材，工藝簡單，效率高，被廣泛用于各行業(yè)。 內(nèi)膽的材質(zhì)很重要，一般都是用 ABS 或者 HIPS 的?，F(xiàn)有的制冷柜的內(nèi)膽都是利用 內(nèi)膽上突出的導軌作基礎與擱板相連接。如圖 2.4 所示。 而我的設計，摒棄了傳統(tǒng)工藝的真空成型法，利用簡單的成型法，把內(nèi)膽分開成型， 最后裝配的時候拼接，內(nèi)膽的兩側打 4 排，每排 7 個，直徑為 8mm 的孔，與擱架用 M8 的螺絲連接。裝配時，把擱架和內(nèi)膽上的孔對應，利用 M8 的螺絲收緊，12 個支點具有很 強的牢固性，依次把四個擱架全部固定。這樣的好處就是加強擱架的載重，因為我的設 計基礎是工業(yè)的設計，所以更傾向于產(chǎn)品的經(jīng)濟性。 傳統(tǒng)冷藏箱的內(nèi)膽有時候會出現(xiàn)開裂，這是因為生產(chǎn)過程中使用食品脂和內(nèi)膽接觸產(chǎn) 生反應造成的或者真空成型是加熱不勻造成局部膽薄，一般無法修復。 而我設計的內(nèi)膽，因為使用的不是 ABS 或者 HIPS 的材質(zhì)，并且是拼接形式的，所 以沒用這方面的隱患。 無錫太湖學院學士學位論文 14 2.4.1 內(nèi)膽與擱架連接部分 圖 2.7 內(nèi)膽與擱架連接部分 每一塊擱板上連接有四個連接部分，長 206mm，高 85mm，厚 1.5mm 的薄片，其材 質(zhì)為 ABS。 ABS 樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及 電氣性能優(yōu)良。ABS 具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著 色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、 汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑 料。 用側內(nèi)剪切力來分散承重的單一性，以每層 12 個受力點均勻分布，用十二個 M8 的 螺絲與內(nèi)膽左右側緊密的擰接在一起。 我在網(wǎng)上查閱了一下，發(fā)現(xiàn)有很多制冷柜的內(nèi)膽會有開裂的現(xiàn)象，而開裂的部分就 是內(nèi)膽與擱架連接部分，這讓我很感興趣。所以我沒有選擇原有的工藝，設計了這種使 用螺絲連接兩部分的結構設計。 2.4.2 內(nèi)膽側成型部分 可以根據(jù)金屬襯墊的材料成分和塑料襯墊。 有噴金屬鋼膽，印刷和其他類型的鋁及鋁合金棒，優(yōu)點是強度大，易于制造，模具