单体蜗簧箱中平面蜗卷弹簧是**部件,其内端与芯轴连接,外端与蜗簧箱内壁连接。蜗卷弹簧与箱内壁连接方式通常有铰式固定、销式固定、V型固定、衬片固定[7],其中衬片固定是通过螺钉将衬片、蜗簧和箱体内壁进行静连接。该连接方式可减少蜗簧圈间压力,增大蜗簧受载面积,减少应力集中。在弹性储能前期研究中,文献[6]针对蜗卷弹簧提出了基于螺线的形态迭代法,详细描述了蜗簧储能中的各个状态;文献[8]分析了蜗卷弹簧箱体中不同厚度蜗簧在运行过程中曲率,弯矩等相关参数的变化;文献[9]针对平面蜗卷弹簧进行了有限元应力分析及动力学分析,研究了蜗簧受到的扭矩与其转角之间的关系;文献[10]讨论了提高蜗卷弹簧储能密度的方法。这些研究成果均没有对蜗卷弹簧端部的连接问题进行研究,而连接处的强度将直接影响蜗簧工作的可靠性,若采用衬片固定,不同长度衬片的选取也将直接影响衬片的连接性能。因此在已有机械弹性储能系统方案基础上,针对蜗簧外端与箱体内壁的衬片连接,建立衬片连接力学模型和有限元模型,开展衬片连接强度分析,探讨不同长度下的衬片连接对蜗簧性能的影响。2蜗卷弹簧曲线描述蜗卷弹簧在储能前的状态,即初始状态,其外端固定于蜗簧箱内壁上。MW级储能箱的作用费用?上海便携储能箱制造厂家
表明蜗簧受到的影响随着衬片长度的增加而减小。衬片应力分析不同衬片应力变化,如图12所示。为更好观察对比结果,调整衬片等效应力显示,保持**大值与**小值不变,如图13所示。对于不同长度衬片,除了l=100mm衬片的**大等效应力出现在右凸耳位置,其余长度的**大等效应力出现在左凸耳位置,且凸耳处的应力大于螺钉处受到的应力,这是由于螺钉与凸耳同时提供固定作用,而凸耳离自由端较近,产生的应变比螺钉处应变大;**小等效应力出现在衬片与螺钉连接一侧的边缘且不为零,这是因为衬片受载后变形,产生弧面切向力,使衬片固定端一侧受挤压作用从而产生微小的压缩变形。设小应力单元比例s定义为s=Nσi/Nn,Nσi表示单元应力σi≤80MPa的单元数,Nn为衬片的总单元数。图12表示蜗簧平均应力、小应力单元比例s与衬片长度l的关系,可以看出:随着衬片长度增加,平均应力值减小且降低率减缓,而小应力单元比例增加。这表明随l增加,衬片取决定作用的大应力单元比例逐渐降低,并且衬片的应力过渡趋于平缓,但是长度过大即小应力单元过多)会增加衬片的质量。上海便携储能箱制造厂家MW级储能箱价格费用?
TongWei,HaoJian-jun,Wangonpreparationandpropertiesofglassfiber[J].LiaoningChemicalIndustry,2016(3):362-364.)StrengthAnalysisoftheConnectionwithSpiralSpringandGasketintheMechanicalElasticEnergyStorageBoxDUANWei,FANGTao,TANGJing-qiu,WANGZhang-qi(CollageofEnergyPowerandMechanicalEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,HebeiBaoding071003,China)Abstract:Spiralspringisakeycomponentofthemechanicalelasticenergystorage,theconnectionstrengthbetweenthebothendsandcentralshaftandinsidesurfaceofenergystorageboxdirectlyaffectsthereliabilityofthespiralspringthispaperthegasketisimplementedfortheconnectionbetweentheouterendofthespringandinsidesurfaceofmathematicalmodeloftheconnectioniscreatedbyusingtheArchimedesspiralequationandtheinitialmomentforthegasketisfiniteelementmodelsfordifferentlengthgasketconnectionsaresetup,andthestaticstressesofspiralspringandgasketarecontrastivelyresultsindicatethattheconnectionstrengthisaffectedbygasketlength,:ElasticEnergyStorage。
Mpa)弹簧钢玻璃纤维衬片长度不同,蜗簧受到的弯矩也不同,分别采用长度为100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、225mm的衬片进行有限元分析。图6初始形态实体模型EntityModelofInitialState1.蜗簧箱2.蜗卷弹簧3.芯轴图7衬片连接实体模型EntityModelofGasketConnection在Creo中建立蜗簧初始形态实体模型,如图6所示。其中蜗簧2与箱体1内壁采用衬片固定,为更好地研究连接处蜗簧与衬片的力学性能,截取蜗簧与箱体固定部分进行蜗簧连接有限元分析,衬片连接实体模型,如图7所示。衬片连接有限元模型图8有限元模型FiniteElementModel将衬片连接实体模型导入AnsysWorkbench中,采用系统默认的网格划分方法,网格单元为solid187。长度为150mm的衬片连接,其总节点个数为31952,总单元个数为18057,有限元模型,如图8所示。边界条件表2初始时衬片所受弯矩GasketBendingMomentofInitialState衬片长度l。光伏储能箱生产厂家费用?
图11为不同衬板长度l下蜗簧单元受到的平均应力值,该值随着长度l增加而减小,且降低速度减缓。表明蜗簧受到的影响随着衬片长度的增加而减小。衬片应力分析不同衬片应力变化,如图12所示。为更好观察对比结果,调整衬片等效应力显示,保持**大值与**小值不变,如图13所示。对于不同长度衬片,除了l=100mm衬片的**大等效应力出现在右凸耳位置,其余长度的**大等效应力出现在左凸耳位置,且凸耳处的应力大于螺钉处受到的应力,这是由于螺钉与凸耳同时提供固定作用,而凸耳离自由端较近,产生的应变比螺钉处应变大;**小等效应力出现在衬片与螺钉连接一侧的边缘且不为零,这是因为衬片受载后变形,产生弧面切向力,使衬片固定端一侧受挤压作用从而产生微小的压缩变形。设小应力单元比例s定义为s=Nσi/Nn,Nσi表示单元应力σi≤80MPa的单元数,Nn为衬片的总单元数。图12表示蜗簧平均应力、小应力单元比例s与衬片长度l的关系,可以看出:随着衬片长度增加,平均应力值减小且降低率减缓,而小应力单元比例增加。这表明随l增加,衬片取决定作用的大应力单元比例逐渐降低,并且衬片的应力过渡趋于平缓,但是长度过大(即小应力单元过多)会增加衬片的质量。汽车储能箱材质费用?上海便携储能箱制造厂家
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过小则会导致平均值过大、增**应力值和应力变化较为激烈,因此,结合蜗簧与衬片相应的强度分析,在实际应用中衬片长度取175mm左右较为合适。图12不同衬片应力变化StressVariationofDifferentGasket图13不同长度的衬片等效应力GasketEquivalentStressinDifferentLength5结论(1)以蜗簧箱中蜗簧为研究对象,分析不同衬片长度下蜗簧以及不同长度衬片的应力值,尽管蜗簧**大应力值出现位置相同,但蜗簧受到的影响随着衬片长度的增加而减小。(2)以连接体中衬片为研究对象,随着长度增加,衬片受到的平均应力值减小,其应力值从固定端到自由端过渡趋于平缓,但取决定作用的大应力单元比例逐渐降低,故衬片的长度值不宜过大或过小。(3)结合不同l下蜗簧和衬片的变化趋势,确定合适的衬片长度为175mm。研究成果为蜗卷弹簧箱的稳定运行提供有力的依据。参考文献[1]蒋宏春.风力发电技术综述[J].机械设计与制造,2010(9):250-251.(Jiangpowergenerationtechnologyoverview[J].MachineryDesignamp;Manufactur,2010(9):250-251.)[2]Díaz-GonzálezF,SumperA。上海便携储能箱制造厂家
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