阿基米德螺旋蝸的圈數(shù)n取10圈,則式1中描述蝸簧形狀的極坐標(biāo)參數(shù)中b=3/2πmm/rad,a=R-2nπb=480-30=450mm。表1彈簧鋼、玻璃纖維機(jī)械性能參數(shù)MechanicalPropertiesofSpringSteelandGlassFiber性能材料彈性模量E(Gpa)材料的密度ρ(kg/m3)抗拉強(qiáng)度極限σB(Mpa)彈簧鋼玻璃纖維襯片長度不同,蝸簧受到的彎矩也不同,分別采用長度為100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、225mm的襯片進(jìn)行有限元分析。圖6初始形態(tài)實(shí)體模型EntityModelofInitialState1.蝸簧箱2.蝸卷彈簧3.芯軸圖7襯片連接實(shí)體模型EntityModelofGasketConnection在Creo中建立蝸簧初始形態(tài)實(shí)體模型,如圖6所示。其中蝸簧2與箱體1內(nèi)壁采用襯片固定,為更好地研究連接處蝸簧與襯片的力學(xué)性能,截取蝸簧與箱體固定部分進(jìn)行蝸簧連接有限元分析,襯片連接實(shí)體模型,如圖7所示。襯片連接有限元模型圖8有限元模型FiniteElementModel將襯片連接實(shí)體模型導(dǎo)入AnsysWorkbench中,采用系統(tǒng)默認(rèn)的網(wǎng)格劃分方法,網(wǎng)格單元為solid187。長度為150mm的襯片連接,其總節(jié)點(diǎn)個數(shù)為31952,總單元個數(shù)為18057,有限元模型,如圖8所示。邊界條件表2初始時襯片所受彎矩GasketBendingMomentofInitialState襯片長度l。電采暖儲能箱的類型費(fèi)用?浙江便攜儲能箱的作用
Mpa)彈簧鋼玻璃纖維襯片長度不同,蝸簧受到的彎矩也不同,分別采用長度為100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、225mm的襯片進(jìn)行有限元分析。圖6初始形態(tài)實(shí)體模型EntityModelofInitialState1.蝸簧箱2.蝸卷彈簧3.芯軸圖7襯片連接實(shí)體模型EntityModelofGasketConnection在Creo中建立蝸簧初始形態(tài)實(shí)體模型,如圖6所示。其中蝸簧2與箱體1內(nèi)壁采用襯片固定,為更好地研究連接處蝸簧與襯片的力學(xué)性能,截取蝸簧與箱體固定部分進(jìn)行蝸簧連接有限元分析,襯片連接實(shí)體模型,如圖7所示。襯片連接有限元模型圖8有限元模型FiniteElementModel將襯片連接實(shí)體模型導(dǎo)入AnsysWorkbench中,采用系統(tǒng)默認(rèn)的網(wǎng)格劃分方法,網(wǎng)格單元為solid187。長度為150mm的襯片連接,其總節(jié)點(diǎn)個數(shù)為31952,總單元個數(shù)為18057,有限元模型,如圖8所示。邊界條件表2初始時襯片所受彎矩GasketBendingMomentofInitialState襯片長度l。浙江便攜儲能箱的作用便攜儲能箱的作用費(fèi)用?
提高儲能箱的儲能性能和使用周期,在密封箱上兩相對的側(cè)面上一上一下地設(shè)置輸液管,一邊進(jìn)液一邊出液,在液體流動的過程中,環(huán)繞著中間的相變儲能單元流過,增加了傳熱液體與相變儲能單元的充分接觸時間,提高了換熱強(qiáng)度,該密封箱外面還設(shè)有一層保溫隔熱層,減少了密封箱與外界的熱交換,較少能量散失,整個相變儲能箱的結(jié)構(gòu)設(shè)置增加流體流程,延長了換熱時間,使該儲能箱集熱換熱效率提升,另外,整個箱體底部設(shè)有萬向輪及剎車裝置,方便儲能箱在使用過程中的移動和定點(diǎn)靜止停放。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖**是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型儲能箱的實(shí)施例1整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實(shí)用新型儲能箱俯視******結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本實(shí)用新型儲能箱實(shí)施例1的后視結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本實(shí)用新型儲能箱實(shí)施例3的后視結(jié)構(gòu)示意圖;其中,1、密封箱;2、空腔;3、相變儲能單元;31、儲能側(cè)板;32、儲能豎板;33、空隙;34、支撐柱。
兩側(cè)都通過變頻器連接外部電網(wǎng);在儲能測,變頻器連接電動機(jī),通過聯(lián)軸器連接扭力傳感器與蝸簧箱,完成蝸簧儲能;在發(fā)電側(cè),蝸簧通過聯(lián)軸器帶動接扭力傳感器與發(fā)電機(jī),再接上變頻器,完成發(fā)電并網(wǎng)。大型蝸卷彈簧儲能箱由多個單體蝸簧箱通過芯軸并聯(lián)而成,單體蝸簧箱中平面蝸卷彈簧是**部件,其內(nèi)端與芯軸連接,外端與蝸簧箱內(nèi)壁連接。蝸卷彈簧與箱內(nèi)壁連接方式通常有鉸式固定、銷式固定、V型固定、襯片固定[7],其中襯片固定是通過螺釘將襯片、蝸簧和箱體內(nèi)壁進(jìn)行靜連接。該連接方式可減少蝸簧圈間壓力,增大蝸簧受載面積,減少應(yīng)力集中。在彈性儲能前期研究中,文獻(xiàn)[6]針對蝸卷彈簧提出了基于螺線的形態(tài)迭代法,詳細(xì)描述了蝸簧儲能中的各個狀態(tài);文獻(xiàn)[8]分析了蝸卷彈簧箱體中不同厚度蝸簧在運(yùn)行過程中曲率,彎矩等相關(guān)參數(shù)的變化;文獻(xiàn)[9]針對平面蝸卷彈簧進(jìn)行了有限元應(yīng)力分析及動力學(xué)分析,研究了蝸簧受到的扭矩與其轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系;文獻(xiàn)[10]討論了提高蝸卷彈簧儲能密度的方法。這些研究成果均沒有對蝸卷彈簧端部的連接問題進(jìn)行研究,而連接處的強(qiáng)度將直接影響蝸簧工作的可靠性,若采用襯片固定,不同長度襯片的選取也將直接影響襯片的連接性能。太陽儲能箱排風(fēng)量費(fèi)用?
機(jī)械彈性儲能箱蝸簧襯片連接強(qiáng)度分析段巍,方濤,湯敬秋,王璋奇(華北電力大學(xué)能源動力與機(jī)械工程學(xué)院,河北保定071003)摘要:蝸卷彈簧是機(jī)械彈性儲能的關(guān)鍵零部件,其端部與芯軸和儲能箱體內(nèi)壁連接的強(qiáng)度直接影響蝸卷彈簧工作的可靠性。針對蝸卷彈簧外端與箱體內(nèi)壁采用襯片固定的連接方式,采用阿基米德螺旋線建立了蝸簧和襯片的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了作用在襯片上的初始彎矩,針對不同長度的襯片建立了襯片連接有限元模型,對比了蝸簧和襯片有限元單元的應(yīng)力大小及分布統(tǒng)計,得到了不同長度襯片對蝸卷彈簧的影響,確定了合適的襯片連接長度。研究成果可為蝸卷彈簧的安全運(yùn)行提供有力依據(jù)。關(guān)鍵詞:彈性儲能;蝸卷彈簧;儲能箱;襯片連接;有限元;應(yīng)力分析1引言隨著太陽能、風(fēng)能等間歇性能源的開發(fā)和利用,儲能技術(shù)的研究和發(fā)展變得日益重要。機(jī)械彈性儲能以平面蝸卷彈簧為關(guān)鍵零部件,利用蝸卷彈簧受載時產(chǎn)生彈性變形,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢能,卸載后將彈性勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的原理進(jìn)行儲能和釋能,該儲能方式具有儲能大容量、高效率、低成本和無污染等優(yōu)點(diǎn)[1-5]。圖1為機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)示意圖[6],該系統(tǒng)以蝸卷彈簧儲能箱為中心分為發(fā)電側(cè)與儲能側(cè)。MW級儲能箱材質(zhì)費(fèi)用?江西太陽儲能箱材質(zhì)
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mm)5200225轉(zhuǎn)過角度θ(rad)9計算彎矩Me(N·m)78模型中主要對蝸簧和襯片進(jìn)行有限元分析,在蝸簧箱上施加固定約束,襯片的凸耳上施加圓柱支撐約束,蝸簧上施加驅(qū)動彎矩Mq,不同長度的襯片所受初始彎矩Me根據(jù)式(9)計算得到,如表2所示。其方向與驅(qū)動彎矩Mq相反。襯片長度為150mm連接的邊界條件,如圖9所示。圖9邊界條件BoundaryConditions應(yīng)力分析蝸簧應(yīng)力分析不同長度襯片連接下蝸簧的等效應(yīng)力,為了讓結(jié)果有更好的對比顯示,保持**大值與**小值不變,如圖10所示。當(dāng)l等于100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、225mm時所對應(yīng)的**大等效應(yīng)力分別為、、、、、,盡管不同長度下的**大等效應(yīng)力值有差異,但出現(xiàn)的位置均在襯片的中間的螺釘孔處。圖10不同長度襯片連接下蝸簧等效應(yīng)力SpringEquivalentStressinDifferentGasketLength圖11不同長度襯片連接下蝸簧平均應(yīng)力SpringAverageStressinDifferentGasketLength從應(yīng)力云圖上看,蝸簧應(yīng)力值整體上從左到右在減小,但是在離固定端長度為l(即襯片長度)位置周圍有部分增大現(xiàn)象,并且這種現(xiàn)象隨著l的增加會愈加不明顯。隨著襯片長度增加,蝸簧中的較小應(yīng)力單元區(qū)域增大,表明蝸簧受到的平均應(yīng)力值在減小。浙江便攜儲能箱的作用