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沈阳瑞新实维信息科技有限公司--SolidWorks授权代理
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大型制冷设备底座架构的设计方法和强度分析

2010-3-1
大型制冷成套设备广泛运用在食品、冷储、建筑、化工等行业,设计也是相当的繁琐,为了达到苛刻的设计要求,经常出现设计延期的情况,这是客户最不想见到的情况。大型成套设备没办法进行样机试制,必须保证一次加工装配成功,否则出现返工,是一件相当麻烦的事情。为了保障安全,目前的设计安全系数都十分保守,据不完全统计,相同效果的制冷设备,国内企业生产的重量要比国外的同类产品重1/5到1/4。
   随着很多设计质量和要求的进一步提高,传统的2D设计手段已经不能满足要求,越来越多的企业开始使用3D进行设计,通过更好的可视化设计,完善的工程图处理方式,达到快速满足设计要求的过程。SolidWorks作为目前市场上最受欢迎的3D CAD软件,以其简单易学的性能受到最广大工程师的热爱,焊件设计是SolidWorks区别与其它同类产品的一大特色,所以,目前已经有多家制冷设备企业,正在使用SolidWorks设计更好的产品。
    在大型成套制冷设备的设计过程中,底座的设计也非常的重要,因为不管是风机还是散热管路还是交换机等设备,几乎完全都是安装放置在底座的架构上,在运行的过程中,整套设备的振动频率也会对产品的性能产生巨大的影响。在这里就使用SolidWorks完成底座的设计,并且进行静强度的分析,找出更合理的解决方案。
    图1 设备底座框架的构建,先完成布局
    根据布局的框架,我们可以直接使用SolidWorks的焊件命令快速完成设计,在设计过程中,我们大量利用到型材库,可以根据GB要求,在SolidWorks里创建焊件轮廓库,使用时直接调用即可。设计的型材,在出BOM表时,软件会精确统计所有焊件的长度,为工艺进行下料,提供了最精确的数据。
    设计完成后,那么我们的设计是不是最优?有没有更好的设计?在整个设备的安装运行过程中结构的强度如何呢?在原材料价格日益上涨的今天,能不能保证安全需要的同时优化材料呢?这些问题看似非常的复杂,但是有了分析软件,很多都可以迎刃而解了。在SolidWorks Simulation中,我们可以进行更多的过程仿真。大型制冷设备的底座架构组要考虑强的问题,这里就按照强度进行不同设计状况的分析。焊件框架架构主要适用Q235-A材料,对分析分为三个状况进行查看。
算例
固定方式
设计差异
载荷2
网格控制
工况1
支腿固定
无加强筋
50000N
160mm
工况2
支腿固定
有加强筋
50000N
120mm
工况3
支腿固定
有加强筋
100000N
120mm
    支架上面主要是风机设备和冷却管路,为了更好的达到制冷的效果,同时保证噪音尽可能的小,所以在设备正常运转情况下,在保证强度同时,位移要求控制在很小的范围内,下面为3种状况的分析结果:

  

    分析结果表明,在相同的50000N力的作用下,边框的最大变型可达40mm,这对于一个长9m的设备是很小的位移,但是已经超出许可,工况2进行边框的加固,焊接上一条薄钢片,整体位移是8mm,降低了5倍。在架构布置稍作调整,减少钢片的规格,当载荷增加到100000N时,位移才是15.7mm,在允许之内。而原来的办法是在中间增加更多的加强筋,费时费事并且多耗费资源,通过分析这么快就可以解决问题。当然这个可能不是最优结果,但是我们可以测试更多不同的工况,设置更多的改变条件,通过查看不同工况下的结果,找到影响位移的最主要原因,进一步的优化材料。
    当确认所有的设计都准确无误的情况下,可以使用设计SolidWorks工程图,可以使用完全个性化的模板定制,设计符合企业生产规范的工程图,自动输出材料明细表,防止人为统计产生的错误。在零件里面产生材料明细表,是SolidWorks区别同类CAD的最大优点之一,减少不必要的装配关系,更加提高了设计研发的效率。下图6即为完成的工程图,材料明细表结果可以直接导入到ERP等系统中。完成的图纸可以直接运用于工艺和生产,同时也达到了设计数据最大化的重复利用。
    

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