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。电采暖储能箱价格费用?天津汽车储能箱的类型
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,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。天津汽车储能箱的类型变速储能箱材质费用?
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LS的长度为L2,则蜗簧的全长L=L1+L2。初始状态的蜗簧形状的表达函数为:图4对数螺旋线LogarithmicSpiral3衬片模型衬片与蜗簧通过螺钉连接于箱体内壁,衬片安装后与蜗簧相贴合并随着蜗簧的曲率变化而变化,由于在蜗簧与箱体连接部分蜗簧形状符合阿基米德螺旋线,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。空气储能箱厂家费用?
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