机械 大冷柜BD625箱体结构设计Word下载.docx
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1绪论
1.1课题来源
大冷柜BD625是根据市场需求开发研制的大冷柜BD625。
大冷柜BD625箱体的主要结构采用的是钣金材料，本产品的主要研究目的：
将食品保持一定的温度，使得食品延长使用寿命。
装食品后产品重量达1.42t吊起时顶部的四个螺丝每个都必须能承受220kg的拉力。
保持食品柜内部温度25
1
，并保持内部温度的均匀性。
1.2选题的目的和意义
1.2.1选题的目的
如果在高于规定的35°
C以上操作温度的环境中，这个食品的电量会不断的减少，即食品的供电时间不会像以往那么长。
如果在这样的温度下，还要为设备来充电，那么对食品的损伤将会越大。
如果在稍微热的环境中存放食品，也不可避免的对食品的质量产生相应的损坏。
所以，尽量保持适当的操作温度是一种延长锂电寿命的有效方法。
温度太低也不好，如果在低温环境，比如4°
C以下中使用锂电，同样也会发现食品的使用时间减少了，有些电子产品的原装锂电甚至充不上电在低温环境中。
但是也不用太担心，相比于高温环境下的使用，在低温环境下，温度升高，食品中的分子受热，就会马上恢复到以前的电量。
1.2.2研究的意义
节能减排、绿色成本、节约成本。
中国经济的快速增长，各项建设取得了巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境破坏的价格，这已成为群众之间的矛盾日益尖锐，环境污染问题反应强烈。
这种状况与经济结构不合理，增长方式粗放直接相关。
不加快调整经济结构，改变增长方式，资源支撑不住，环境不适合，不能承受的社会和经济发展的困难。
只有坚持节约发展，清洁发展，安全和发展，以实现经济社会又好又快发展。
同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会关注。
进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要。
1.2.3国内外现状分析及展望
国内目前没有相关类似产品，在国内该产品属于创新开发阶段。
国外该系列产品属于起步发展阶段，技术尚未全面成熟。
但是在不久的将来，将会被大量生产并投入使用。
随着制冷和空调行业的发展，这已成为衡量一个社会的经济实力，科技水平和生活质量的重要指标之一。
制冷技术在工业，农业，科技和国防等许多领域具有越来越重要的作用。
和其他以技术为基础的产业一样，环保，经济的发展和技术进步要求的制冷和空调行业的驱动力。
加大可再生能源的研究、开发与规模化利用的力度的同时，各种节能技术的推广应用就显得尤为重要。
这里我们以家用空调为例，在我国的大城市中，空调用电量已占居民用电量的40%－50%，给我们节能的警示。
在国外，一些工业发达国家的全年能耗已占整个系统总能耗的40%至60%，我国对于空气调节的耗电总量的占比重慢慢的在增长，节能任务还需要我们继续努力。
因此，为了适应我国“节能优先”的能源战略的发展要求以及“资源持续利用、环境不断改善”的社会发展目标，探索研究和开发实践制冷行业的新技术，是制冷行业义不容辞的责任。
1.3国内外制冷压缩机的发展现状
1.3.1概论
随着气体动力学研究的进展，制冷压缩机的效率不断得到提高；
新材料的问世，轴承、密封技术及机械加工技术的进步，解决了制冷压缩机向高压力、宽流量范围发展过程中的一系列问题，使制冷压缩机的应用范围大为拓展[1]。
制冷压缩机已成功应用于空调，化工，石油等领域，并在许多领域和容积式压缩机，展开了竞争，并取得了良好的效果。
低流量叶轮离心压缩机制冷相关的关键技术（如高压密封，防止涌动生产等方面）的进展，在许多全球制造商提供的制冷压缩机性能也不断提高。
目前已经开发了许多传统材料所不具有较高的性能和特殊功能的材料，被广泛的应用。
这之间的活塞环与气缸壁的摩擦的问题，例如，传统的材料往往是过度磨损，从而导致效率下降，气缸中的Ni-P镀层或镀镍碳化硅涂层的原始表面可以有效地降低摩擦力。
另一个例子是往复活塞式制冷压缩机密封件的最大力量，在最恶劣的条件下密封工作，PEEK具有的强度和韧性，安全，节能，低噪音和活塞式制冷压缩机，密封性能好等优势，为创建新的出路。
我国的制冷压缩机的生产，起步于20世纪50年代，开展了中小型活塞式制冷压缩机系列的研制，有20余种产品投入生产。
螺杆式制冷压缩机从1974年开始研制，到1978年主要产品已经达到较高水平，2000年生产了3500台。
离心式制冷压缩机的研制始于1966年，1969年即生产出6级压缩、制冷量为3500KW、用于乙烯装置的离心压缩机，此后在产品性能上不断提高。
我国的涡旋式制冷压缩机，大部分在合资企业和国外在中国的肚子企业中生产。
总体而言，我国已经能够设计和生产各种类型的制冷压缩机。
应该是未来的发展方向，计算机，新材料和其他设备配合使用，虽然发达国家的发展走向，仍然有差距，但经过不断的努力，我们必须把我们的制冷压缩机行业迈上一个新的台阶。
1.3.2制冷压缩机的特点和分类
根据制冷压缩机的工作原理，可分为两类。
在排量式压缩机中，气体压力的可变容积的减少被强制中常用的往复式压缩机的活塞式压缩机旋转式压缩机，螺杆式压缩机和旋转式压缩机的不同可增大音量。
在速度型压缩机中，气体压力表增加的动能转化而来的气体，常用的离心式压缩机的转速的压缩机。
在适应不断发展的制冷剂，而制冷压缩机类型增加。
从最初开发的往复式制冷压缩机醚的一系列不同的制冷剂的容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。
通过直接的蒸汽压缩式冰箱排量式致冷压缩机，气体的体积减少，从而提高了压力的目的，离心式压缩机的第一气体的动能增加，而压力有所增加，则动能转化为势能提高压力。
这一方面是制冷量范围的不断扩大，小到100W，如往复式制冷压缩机，大到单机制冷量27000KW，如离心式制冷压缩机，另一方面是制造工艺的进步，一些制造困难的制冷压缩机可生产。
如螺杆式制冷压缩机，因其转子型线的复杂，故从设计到制造难度都非常大，直到1961年研制成功了喷油螺杆制冷压缩机后，制冷领域才得到迅速的发展。
迄今已开始取代一些体积较大的往复式制冷压缩机，同时也取代了某些中等制冷量的离心式压缩机。
往复式压缩机：
往复式压缩机的历史最长，各种型号齐全，广泛被制冷与空调业应用。
其进一步分为全封闭式，半封闭式和开启式三种，对于全封闭式压缩机，它的电机封闭在压缩机机壳内，功率因名义转速不同而从0.05KW~22KW不等；
因能够拆卸和维修，半封闭式功率范围很大，从5KW~110KW不等；
开启式可用于低温、大冷量深冷冻结，及运输制冷系统，并有不同型号可供选择。
其中半封闭式在世界各地生产量最大，在全世界的很多国家的知名企业都在大量生产。
旋转式压缩机：
旋转式压缩机多用于小型空调器，如便携式、窗式、小型分体式空调器及小型除湿机中，在日本，这种机型还用于家用冰箱及小型冷凝机组。
日本厂家支配了世界生产的产品及技术，尤其变频热泵空调器用旋转压缩机大部分是在日本研发生产的。
Mastsushifa是世界最大的旋转压缩机生产商，每年的全球生产量超过一千万台，约占世界市场份额的40%，目前世界很多国家也在扩大生产。
涡旋式压缩机：
涡旋式压缩机是最近几十年才开始规模化生产运用的，但是它在制冷应用中越来越重要。
它是由固定涡旋卷盘和绕行涡旋卷盘组成。
由于这种压缩机的扭矩由气体压缩造成波动较小，所以它的振动要比往复式和旋转式压缩机小。
螺杆式压缩机：
螺杆式压缩机在近几年逐渐在一定冷量范围取代活塞式，开始主要应用于中型和大型的冷水机组中。
它们许多是半封闭型的，制冷量在30~200冷吨范围内，虽然它的价格要比活塞式高出很多，但由于它的紧凑和容易操作及维护性，广泛应用于冷水机组和制冷整体装配机中。
其主要有两种不同的型式：
双螺杆式和单螺杆式。
大量生产应用于空调器或热泵行业的30~45KW的双螺杆半封闭式压缩机，而单螺杆式的生产规模相对较小。
离心式压缩机：
离心式压缩机与活塞式和螺杆式等容积式不同，因为离心式适用于大容量的制冷装置，离心式压缩机可以利用叶轮旋转所形成的离心力来压缩大量低压气体。
离心式冷水机组的应用，美国具有统治力。
作为中国的生产商，重庆通用机械公司较出名。
在欧洲和东亚，市场基本上被美国的主要生产商所占据。
1.3.3国内外制冷压缩机技术发展状况
迄今为止，制冷压缩机已经经过了一百多年的发展。
1834年在伦敦工作的美国发明家波尔金斯造出了第一台以乙醚为工质的蒸汽压缩式制冷机，并正式申请了英国专利，这是后来所有蒸汽压缩式制冷机的雏形。
但是乙醚易燃易爆，于1875年卡列和林德用氨作为制冷剂，从此蒸汽压缩式制冷机占了主要地位。
1930年，氟利昂制冷剂的使用给蒸汽压缩式制冷机带来了新的变革。
压缩机在与制冷机的适应过程中也不断发展。
如氨对铜有腐蚀性，则氨压缩机中不允许使用铜质零件；
氟利昂制冷机渗透性强，对有机溶剂有溶胀作用，在制造氟利昂制冷机时必须充分考虑；
二氧化碳压缩机用于跨临界的制冷循环，排气压力是传统制冷机5~10倍，故其可靠性和密封性有较高的要求；
碳氢化合物易燃易爆，因而对碳氢化合物的制冷压缩机安全性要求很高。
从20世纪70年代开始，随着环境友好型制冷剂的开发和应用，制冷压缩机的研发也取得了很大的进展。
目前，冷压缩机的国际发展方向是高压和小流量压缩机产品不断涌现；
压缩机容量不断增大、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继出现；
三元流动理论研究进一步深入，不仅应用到叶轮设计，还发展到叶片扩压器静止元件设计中，机组效率得到提高；
采用噪音防护技术，改善操作环境等。
多年来，我国压缩机制造业在引进国外技术，消化吸收和自主开发基础上，攻克不少难关，取得重大突破。
但是，我国制冷压缩机在高技术、高参数、高质量和特殊产品上还不能满足国内需要，50%左右产品需要进口。
另外，在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。
随着石化生产规模不断扩大，我国制冷压缩机在大型化方面将面临新的课题。
目前制冷压缩机的发展趋势简述如下：
（1）创造新的机型。
（2）冷压缩机内部流动规律的研究与应用。
（3）高速转子动力学的研究与应用。
高速转子的平衡、高速转子的弯曲振动和扭转振动、高速转子的支承与抑振、高速转子的轴端密封和高速转子的使用寿命预估等。
（4）新型制造工艺技术的发展。
（5）冷压缩机的自动控制。
为使冷压缩机安全运行、调控到最佳运行工况或按产品生产过程需要改变运行工况等，均需要不断完善自动控制系统。
（6）冷压缩机的故障诊断。
为使制冷压缩机安全运行，变定期停机大修为预防性维修，采用在线监测实时故障诊断系统，遇到紧急情况及时报警、监控或联锁停机。
（7）实现国产化和参与国际市场竞争。
许多大型的复杂冷压缩机均已由从国外引进过渡到实现国产化，并随着一些大型工程装备的出口，向国外销售，参与国际市场的竞争。
1.4主要研究内容
1.大冷柜BD625箱体各个部分的设计方案与装配方案。
蓄食品放置在搁架上，搁架必须承受住蓄食品的重量。
解决搁架设计方法及强度计算。
2.强度问题：
食品柜内部装食品后重量达1.42t，搁架四周用到的所有螺丝必须能承受蓄食品的压力解决强度的设计方法及方案：
（1）外部：
采用高强度螺栓M88.8级别，材质：
镀锌。
箱体上采用M8不锈钢铆螺母，并在内部附加1mm厚的不锈钢加强板。
（2）内部：
用侧内剪切力来分散承重的单一性，以每层12个受力点均匀分布，并在内胆附1mm厚的加强板，材料：
镀锌板，加强板上也有剪切力的成形设计。
1.5待解决的问题
1.防水性要求：
背部拼接达到IP65等级即：
浸水一米以内不漏水；
其余拼接部分IP55级即要求能够防雨。
2.门和箱体的防腐蚀性
3.整个机器的保温性及隔热性能。
防止能量损失小于整体的35%。
在环境温度35°
C时，压缩机输入功率170W，制冷功率280W。
保持内部室温25°
C,以及内部温度的均匀性
1°
C。
2箱体结构设计
2.1尺寸的确定
图2.1箱体
冷藏箱外箱一般有两种结构形式。
一种是拼装式，即由左右侧板、后板、斜板等拼装成一个完整的箱体。
其优点是不需要大型辊轧设备，箱体规格变化容易，具有多规格、多系列的产品特点，但对每块侧板要求高，强度不如整体式好。
另一种是整体式，即将顶板与左右侧板按要求辊轧成一倒“U”字形，再与后板、斜板点焊成箱体，或将底板与左右侧板弯折成“U”字形，再与后板、斜板点焊成一体，前者要求辊轧线长度较长，而后者要求辊轧宽度较宽。
这里我选择的是拼装式结构。
我选择这种结构很大的原因是它不需要大型辊轧设备，很适合我这种个人的研究。
箱体结构：
外形尺寸为660mm
575mm
1921.8mm（宽·
深·
高）
2.2材料的选择
冷藏箱的结构包括：
外壳，发泡层，箱体。
材料决定着基本的结构尺寸，自然会影响到工艺和最后的造型。
机械生产上就必须考虑耐用性,强度要求,加工便利否,成本等。
举个例子说——为了满足使用需要，桌子上可能搁置的东西我们可以事先确定下来，如可能放一台电脑的显示器、一小堆书藉。
另外也有可能有人会上去踩一下拿高处的东西等，这样我们就确定了它的设计功能和最大的可能负载值；
这时你就能够看到它们的区别了——如果用钢材，那么能满足这种需要时，它的结构件相对较小；
木材就要相对大些。
由于构件小那么造型相对就可以细致些变化可以多些，而相对大的则变化就少了；
那么工艺上的不同也就不需要我再说了吧——但对于相近的材料，只是可能非业内人士要相对难理解一些，其基本道理是一样的，再如同是金属材料——钢、铁、铜、铝等材性也都有着很大的差别对于各个部分材料的选择也是非常重要的，下面就是各个部分的材料选择。
2.2.1箱体材料的选择
箱体是冷藏箱结构的整体结构，所以箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。
HT200抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。
应用举例：
1.一般机械制造中较为重要的铸件，如：
汽缸、齿轮、机座、金属切削机床床身及床面等。
2.汽车、拖拉机的气缸体、气缸盖、活塞、刹车轮、联轴器盘以及汽油机和柴油机的活塞环。
3.具有测量平面的检验共建，如:
划线平板、V形铁、平尺、水平仪框架等。
4.承受7.85MPa以下中等压力的液压缸、泵体、阀体以及要求有一定耐腐蚀能力的泵壳、容器。
5.圆周速度>
12～20m/s的带轮以及其他符合所列Ⅰ作条件的零件。
6.需经表面淬火的零件。
2.2.2发泡材料
对于发泡我们没接触过的肯定不了解，下面我会简单的阐述一下有关发泡层的含义。
1、什么是发泡层：
发泡层就是保温层（泡沫的）。
2、冰箱发泡层在哪：
后背、两侧、上下和门的夹层都是发泡层，可以起到隔热的作用。
3、冰箱发泡层的材料：
温水箱就是在普通的水箱外面加一层发泡料，再加一层不锈钢板子。
常规的节能技术主要从三个方面来降低冷藏箱的能耗：
1.增加冷藏箱的发泡层厚度
普通冷藏箱冷藏室发泡层厚度为30mm至40mm，冷冻室厚度为65mm至85mm。
节能冷藏箱为了减少冷量向外界的辐射将冷藏室的发泡层厚度增加为50mm至60mm，冷冻室发泡层厚度增加到80mm至95mm甚至是115mm。
2.采用机械式温控器
单循环制冷系统的冰箱压缩机，相比双循环制冷系统的冰箱，开机时间短，较为省电，开停只受冷藏室温度控制，同时采用单循环制冷系统机械式温控器、单循环制冷系统的冷藏箱没有电脑板、电磁阀等耗电部件。
3.采用高效无氟压缩机
高效无氟压缩机在冰箱上已经广泛使用，其能源效率值（COP）能达到接近2，是冷藏箱节能的最主要手段。
4.采用常规节能技术的优点是生产工艺简单、可靠性高、成本增加较少，但其缺点也很明显：
发泡层体积过大影响冰箱的美观效果；
温控器操作不简单，必须根据季节的不同来控制温度档位，单循环系统的冷藏箱冷冻能力小，不能完成速冻等功能，在冷冻多数新鲜食品时会不行。
采用常规节能技术的冰箱另外一个不太好的弱点是耗电量的不均匀性，单循环制冷系统冷藏箱因为其温度受冷藏室控制，冬季环境温度较低的时候必须打开温度补偿装置才能保证冷藏箱的正常运行。
而我选择改变发泡层的厚度来达到节能的目的。
发泡层如图所示：
图2.2.1发泡层
塑料发泡的技术渊源久远。
最早是20年代初期的泡沫胶木，用类似制造泡沫橡胶的方法制取；
30年代出现硬质聚氨酯泡沫和聚苯乙烯泡沫；
40年代有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、酚醛泡沫；
50年代则有可发性聚苯乙烯泡沫和软质聚氨酯泡沫。
基本上所有的塑料，包括热塑性和热固性的都可以发泡为泡沫塑料。
工业上的制备方法有：
挤出发泡、注塑发泡、模塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等等。
其中，注塑发泡是最重要的成型方法之一，在这里重点讲述注塑成型发泡。
发泡成型原理：
塑料的发泡方法根据所用发泡剂的不同可以分为物理发泡法、化学发泡法和机械发泡法三大类。
目前用于冷藏箱保温的主要应该是聚氨酯硬质泡沫塑料，它的保温性能好且成型方便。
保温层厚度越大保温效果会越好但同时带来初期成本高、保温层支撑强度不够等问题，故而应适可而止。
图2.2发泡工艺
1、聚氨酯现场发泡技术优点在现场发泡、喷涂（或灌注）聚氨酯泡沫塑料隔热层的方法，其表面是一整体，没有拼接，冷损失少，而且效率高，容易达到质量要求，减少施工程序，省去导管表面的防腐涂层。
2、聚氨酯现场发泡施工工艺原理聚氨酯泡沫塑料发泡喷涂、灌注工艺原理，是聚醚异氰酸酯的聚合反应能生成胺基甲酸酯，即能生成所需的聚氨基甲酸乙酯，也就是常称的聚氨酯泡沫塑料。
在反应过程中同时加入催化剂、交联剂（乙二胺聚醚）、发泡剂（R-113或R-11和水）、泡沫稳定剂（硅油）等，其作用是促进和完善化学反应[11]。
这些原料分两组，经充分混合后分别由计量泵按比例打入特制的喷枪内，在喷枪或灌注混合器内充分混合喷涂于管道或设备表面，发生反应，在5～10S内起泡而生成泡沫塑料，并固化成型。
3、聚氨酯现场发泡施工方法
（1）喷涂法：
按配方将两组溶液分别贮于两个料桶中，物料以过滤至计量泵，由风动马达带动运转，将料输入料管至喷枪体，由压缩空气调节阀将物料带进混合室，混合后通过喷管喷嘴，喷到管道或设备上发泡成型。
（2）灌注法：
将配制好的两组溶液分别贮于料桶中，运送到计量泵，由风动马达带动运转，将物料输入料管至灌注混合器，由压缩空气通入灌注马达，带动搅拌轴使两组物料混合，然后注入模具发泡成型。
聚氨酯现场发泡施工注意事项在室温条件下搅拌物料，使其混合反应，然后较快的灌注在需要成型的空间，施工时应控制反应发泡时间，使搅拌后的混合物呈液态灌注到空隙中。
在发泡过程中，会产生很大的膨胀力，应对灌注夹层或模型做适当加固。
聚氨酯微孔弹性体（PUE）为发泡的聚氨酯弹性体。
具有体质轻，能变形、抗冲击、易模塑、耐折性佳，是弹性优良，具有较高密度和强度的微孔材料。
2.3外壳的设计
如图所示，依次为左右侧板，箱体顶盖，后盖板。
图2.3左右侧板
如图，左右侧板的尺寸为：
1431.2mm
458.4mm
1.5mm（长·
宽·
厚），四周为10mm高的拼接边。
板是切割掉168mm
130.4mm的矩形板。
材料是OCr19Ni9。
这里必须要介绍一下OCr19Ni9这种材质。
OCr19Ni9：
奥氏体不锈钢,两端接管或法兰采用低碳钢或低合金钢。
市面上常用的是0Cr18Ni9，不锈钢耐热钢使用最广泛，用于食品用设备，一般化工设备，原子能用工业设备。
也就是俗称的304不锈钢。
图2.4箱体顶盖
如图，箱体顶盖的尺寸为：
194.1mm
187.6mm
厚），板上打4个直径为4mm的孔。
图2.5后盖板
如图，后盖板的尺寸为：
1789.8mm
660mm
厚），中心打一个直径为32mm的通孔。
冷藏箱的外壳体材料主要是以OCr19Ni9为主，此材料的优越性：
硬度大，磨性好，可进行各种各种加工，还能配合和其它材料很好的配合，发挥装饰效果和进行漂亮的加工等等。
局限性：
密度明显比其它材料大，绝缘性能较差，此外，加工所需的设备和费用，比塑料和木材花费要大等等。
外体的制作：
钢板毛坯→调直剪裁→上线→冲孔冲角→折侧边→折高低边→这侧帮→水洗→除油
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