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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。两侧都通过变频器连接外部电网;在储能测,变频器连接电动机,通过联轴器连接扭力传感器与蜗簧箱,完成蜗簧储能;在发电侧,蜗簧通过联轴器带动接扭力传感器与发电机,再接上变频器,完成发电并网。大型蜗卷弹簧储能箱由多个单体蜗簧箱通过芯轴并联而成。江西MW级储能箱厂家电采暖储能箱价格费用?
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。mm)5200225转过角度θ(rad)9计算弯矩Me(N·m)78模型中主要对蜗簧和衬片进行有限元分析,在蜗簧箱上施加固定约束。
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。光伏储能箱排风量费用?
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。汽车储能箱制造厂家费用?江西MW级储能箱厂家
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针对背景技术中提到的现实问题,本实用新型提供了一种接触充分、相变储能箱。本实用新型的技术方案如下:一种相变储能箱,包括箱体和箱盖通过密封圈密封形成的密封箱,所述密封箱内为一空腔,空腔内设置有相变储能单元,所述相变储能单元包括储能侧板和储能竖板,储能竖板与储能侧板垂直,多个储能竖板之间具有间隙,储能侧板和储能竖板为连续的一个整体,相变储能单元安装在密封箱空腔内,其各个面均与空腔内壁不接触,相变储能单元包括外面的铝质热传导骨架和里面的相变储能材料。作为其中一种改进技术方案,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。山西光伏储能箱厂家
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