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时间:2023年10月09日 来源:

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    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。

    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。便携储能箱制造厂家费用?

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    因此衬片形状也符合阿基米德螺旋线。图5衬片数学模型GasketMathematicModel长度为l的衬片在蜗簧作用下,如图5所示。由r0到r1转过的角度记为θa,在垂直方向下弯曲的距离记为w,可以近似的看为:衬片在蜗簧作用下的变形可以视为一悬臂梁受到弯矩Me下的弯曲变形,令垂直方向下弯曲的长度w与弯曲变形挠度wB相等,即可以看出,Me与衬片的长度l有关,不同长度下的衬片连接,蜗簧受到的初始弯矩是不同的。4衬片连接有限元分析在图1弹性储能系统方案中,选用10kW实验用双馈电机,其额定转速为1000r/min,**大转矩为·m,减速器传动比为3,则作用在蜗簧芯轴上的**大转矩Mq为·m。衬片使用弹簧钢,选用65#碳素钢,其截面是宽度t为120mm、高度h为3mm的矩形;蜗簧材料选用玻璃纤维[11-12],具有更低的材料密度和更高的储能密度。衬片材料和蜗卷弹簧材料机械性能,如表1所示。蜗簧箱内壁半径R设计为480mm。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。充电桩储能箱的作用费用?安徽空气储能箱排风量

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    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,该密封箱外面还设有一层保温隔热层,减少了密封箱与外界的热交换,较少能量散失,整个相变储能箱的结构设置增加流体流程,延长了换热时间,使该储能箱集热换热效率提升,另外,整个箱体底部设有万向轮及刹车装置,方便储能箱在使用过程中的移动和定点静止停放。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图**是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型储能箱的实施例1整体结构示意图;图2为本实用新型储能箱俯视******结构示意图;图3为本实用新型储能箱实施例1的后视结构示意图;图4为本实用新型储能箱实施例3的后视结构示意图;其中,1、密封箱;2、空腔;3、相变储能单元;31、储能侧板;32、储能竖板;33、空隙;34、支撑柱。河北汽车储能箱排风量

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