机械弹性储能箱蜗簧衬片连接强度分析段巍，方涛，汤敬秋，王璋奇（华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003）摘要：蜗卷弹簧是机械弹性储能的关键零部件，其端部与芯轴和储能箱体内壁连接的强度直接影响蜗卷弹簧工作的可靠性。针对蜗卷弹簧外端与箱体内壁采用衬片固定的连接方式，采用阿基米德螺旋线建立了蜗簧和衬片的数学模型，推导了作用在衬片上的初始弯矩，针对不同长度的衬片建立了衬片连接有限元模型，对比了蜗簧和衬片有限元单元的应力大小及分布统计，得到了不同长度衬片对蜗卷弹簧的影响，确定了合适的衬片连接长度。研究成果可为蜗卷弹簧的安全运行提供有力依据。关键词：弹性储能；蜗卷弹簧；储能箱；衬片连接；有限元；应力分析1引言随着太阳能、风能等间歇性能源的开发和利用，储能技术的研究和发展变得日益重要。机械弹性储能以平面蜗卷弹簧为关键零部件，利用蜗卷弹簧受载时产生弹性变形，将机械能转化为弹性势能，卸载后将弹性势能转化为机械能的原理进行储能和释能，该储能方式具有储能大容量、高效率、低成本和无污染等优点[1-5]。图1为机械弹性储能系统示意图[6]，该系统以蜗卷弹簧储能箱为中心分为发电侧与储能侧。便携储能箱排风量费用？山西汽车储能箱厂家
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相变储能单元3安装在密封箱1空腔2内，其各个面均与空腔2内壁不接触，相变储能单元3包括外面的铝质热传导骨架4和里面的相变储能材料5，相变储能材料5为结晶水和盐类无机储能材料。其中，相变储能单元3上还设有两个与密封箱1外界连通的换液管6，换液管6穿过密封箱1和热传导骨架4与相变储能材料5连通；换液管6位于储能侧板31的底部；密封箱1上设有两个输液管7，输液管7位于密封箱1两对立侧面上，一根输液管71位于密封箱1侧面上部，一根输液管72位于密封箱1侧面下部。将相变储能单元设计为相互垂直放置的储能板，侧板和竖板一体设置，竖板之间设置间隙，极大限度地增大了储能单元的接触表面积，使得相变储能单元能够与传热液体充分接触，相变储能单元采用铝质外壳，增加热传导和储能效率；相变储能单元上设置换液管，可以定期对相变进行更换，提高储能箱的储能性能和使用周期，在密封箱上两相对的侧面上一上一下地设置输液管，一边进液一边出液，在液体流动的过程中，环绕着中间的相变储能单元流过，增加了传热液体与相变储能单元的充分接触时间，提高了换热强度。实施例2：如图4所示，在实施例1的基础上进行改进。
将相变储能单元设计为相互垂直放置的储能板，侧板和竖板一体设置，竖板之间设置间隙，极大限度地增大了储能单元的接触表面积，使得相变储能单元能够与传热液体充分接触，相变储能单元采用铝质外壳，增加热传导和储能效率；相变储能单元上设置换液管，可以定期对相变进行更换，提高储能箱的储能性能和使用周期，在密封箱上两相对的侧面上一上一下地设置输液管，一边进液一边出液，在液体流动的过程中，环绕着中间的相变储能单元流过，增加了传热液体与相变储能单元的充分接触时间，提高了换热强度。实施例2：如图4所示，在实施例1的基础上进行改进，储能侧板31的两端以及储能竖板32的自由端底部分别设有支撑柱34，相变储能单元3通过支撑柱34安装在密封箱1空腔2内。使得相变储能单元底部与密封箱底部不完全接触，流出空隙供传热液体流动。实施例3：如图4所示，在实施例1或实施例2的基础上进一步进行改进，在密封箱1外面设质一层保温隔热层8，在密封箱1外面底部设有万向轮9，并且在万向轮9上设有刹车装置10。在密封箱外面设置一层保温隔热层，减少了密封箱与外界的热交换，较少能量散失，另外，整个箱体底部设有万向轮及刹车装置。太阳储能箱制造厂家费用？
所述储能侧板的两端以及储能竖板的自由端底部分别设有支撑柱，相变储能单元通过支撑柱安装在密封箱空腔内。作为其中一种改进技术方案，所述相变储能单元上还设有两个与密封箱外界连通的换液管，所述换液管穿过密封箱和热传导骨架与相变储能材料连通。作为其中一种改进技术方案，所述换液管位于储能侧板的底部。作为其中一种改进技术方案，所述密封箱上设有两个输液管，所述输液管位于密封箱两对立侧面上，一根输液管位于密封箱侧面上部，一根输液管位于密封箱侧面下部。作为其中一种改进技术方案，所述的相变储能材料为结晶水和盐类无机储能材料。作为其中一种改进技术方案，所述密封箱外面还设有一层保温隔热层。作为其中一种改进技术方案，所述密封箱外面底部设有万向轮。作为其中一种改进技术方案，所述万向轮上设有刹车装置。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用中将相变储能单元设计为相互垂直放置的储能板，侧板和竖板一体设置，竖板之间设置间隙，极大限度地增大了储能单元的接触表面积，使得相变储能单元能够与传热液体充分接触，相变储能单元采用铝质外壳，增加热传导和储能效率；相变储能单元上设置换液管，可以定期对相变进行更换。变速储能箱生产厂家费用？河北MW级储能箱材质
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阿基米德螺旋蜗的圈数n取10圈，则式1中描述蜗簧形状的极坐标参数中b=3/2πmm/rad，a=R-2nπb=480-30=450mm。表1弹簧钢、玻璃纤维机械性能参数MechanicalPropertiesofSpringSteelandGlassFiber性能材料弹性模量E（Gpa）材料的密度ρ（kg/m3）抗拉强度极限σB（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。山西汽车储能箱厂家
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