機(jī)械彈性儲(chǔ)能箱蝸簧襯片連接強(qiáng)度分析段巍，方濤,，湯敬秋，王璋奇（華北電力大學(xué)能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院,，河北保定071003）摘要：蝸卷彈簧是機(jī)械彈性儲(chǔ)能的關(guān)鍵零部件,，其端部與芯軸和儲(chǔ)能箱體內(nèi)壁連接的強(qiáng)度直接影響蝸卷彈簧工作的可靠性。針對(duì)蝸卷彈簧外端與箱體內(nèi)壁采用襯片固定的連接方式,，采用阿基米德螺旋線建立了蝸簧和襯片的數(shù)學(xué)模型,，推導(dǎo)了作用在襯片上的初始彎矩，針對(duì)不同長(zhǎng)度的襯片建立了襯片連接有限元模型,，對(duì)比了蝸簧和襯片有限元單元的應(yīng)力大小及分布統(tǒng)計(jì),，得到了不同長(zhǎng)度襯片對(duì)蝸卷彈簧的影響，確定了合適的襯片連接長(zhǎng)度,。研究成果可為蝸卷彈簧的安全運(yùn)行提供有力依據(jù),。關(guān)鍵詞：彈性儲(chǔ)能；蝸卷彈簧,；儲(chǔ)能箱,；襯片連接；有限元,；應(yīng)力分析1引言隨著太陽(yáng)能,、風(fēng)能等間歇性能源的開發(fā)和利用，儲(chǔ)能技術(shù)的研究和發(fā)展變得日益重要,。機(jī)械彈性儲(chǔ)能以平面蝸卷彈簧為關(guān)鍵零部件,，利用蝸卷彈簧受載時(shí)產(chǎn)生彈性變形，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,，卸載后將彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的原理進(jìn)行儲(chǔ)能和釋能,，該儲(chǔ)能方式具有儲(chǔ)能大容量、高效率,、低成本和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)[1-5],。圖1為機(jī)械彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖[6]，該系統(tǒng)以蝸卷彈簧儲(chǔ)能箱為中心分為發(fā)電側(cè)與儲(chǔ)能側(cè),。MW級(jí)儲(chǔ)能箱生產(chǎn)廠家費(fèi)用？福建便攜儲(chǔ)能箱價(jià)格

    因此襯片形狀也符合阿基米德螺旋線,。圖5襯片數(shù)學(xué)模型GasketMathematicModel長(zhǎng)度為l的襯片在蝸簧作用下,，如圖5所示,。由r0到r1轉(zhuǎn)過的角度記為θa，在垂直方向下彎曲的距離記為w,，可以近似的看為：襯片在蝸簧作用下的變形可以視為一懸臂梁受到彎矩Me下的彎曲變形,，令垂直方向下彎曲的長(zhǎng)度w與彎曲變形撓度wB相等，即可以看出,，Me與襯片的長(zhǎng)度l有關(guān),，不同長(zhǎng)度下的襯片連接，蝸簧受到的初始彎矩是不同的,。4襯片連接有限元分析在圖1彈性儲(chǔ)能系統(tǒng)方案中,，選用10kW實(shí)驗(yàn)用雙饋電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為1000r/min,，**大轉(zhuǎn)矩為·m,，減速器傳動(dòng)比為3，則作用在蝸簧芯軸上的**大轉(zhuǎn)矩Mq為·m,。襯片使用彈簧鋼,，選用65#碳素鋼，其截面是寬度t為120mm,、高度h為3mm的矩形,；蝸簧材料選用玻璃纖維[11-12]，具有更低的材料密度和更高的儲(chǔ)能密度,。襯片材料和蝸卷彈簧材料機(jī)械性能,，如表1所示。蝸簧箱內(nèi)壁半徑R設(shè)計(jì)為480mm,。阿基米德螺旋蝸的圈數(shù)n取10圈,，則式1中描述蝸簧形狀的極坐標(biāo)參數(shù)中b=3/2πmm/rad，a=R-2nπb=480-30=450mm,。表1彈簧鋼,、玻璃纖維機(jī)械性能參數(shù)MechanicalPropertiesofSpringSteelandGlassFiber性能材料彈性模量E（Gpa）材料的密度ρ（kg/m3）抗拉強(qiáng)度極限σB。福建便攜儲(chǔ)能箱價(jià)格MW級(jí)儲(chǔ)能箱的類型費(fèi)用,？

    4,、鋁質(zhì)熱傳導(dǎo)骨架；5,、相變儲(chǔ)能材料,；6、換液管,；7,、輸液管；8,、保溫隔熱層,；9,、萬(wàn)向輪；10,、剎車裝置,。具體實(shí)施方式以下通過特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效,。實(shí)施例1：如圖1至圖3所示,，一種相變儲(chǔ)能箱，包括箱體和箱蓋通過密封圈密封形成的密封箱1,，密封箱1內(nèi)為一空腔2,，空腔2內(nèi)設(shè)置有相變儲(chǔ)能單元3，相變儲(chǔ)能單元3包括儲(chǔ)能側(cè)板31和儲(chǔ)能豎板32,，儲(chǔ)能豎板32與儲(chǔ)能側(cè)板31垂直,，多個(gè)儲(chǔ)能豎板32之間具有間隙33，儲(chǔ)能側(cè)板31和儲(chǔ)能豎板32為連續(xù)的一個(gè)整體,，相變儲(chǔ)能單元3安裝在密封箱1空腔2內(nèi),，其各個(gè)面均與空腔2內(nèi)壁不接觸，相變儲(chǔ)能單元3包括外面的鋁質(zhì)熱傳導(dǎo)骨架4和里面的相變儲(chǔ)能材料5,，相變儲(chǔ)能材料5為結(jié)晶水和鹽類無(wú)機(jī)儲(chǔ)能材料,。其中，相變儲(chǔ)能單元3上還設(shè)有兩個(gè)與密封箱1外界連通的換液管6,，換液管6穿過密封箱1和熱傳導(dǎo)骨架4與相變儲(chǔ)能材料5連通,；換液管6位于儲(chǔ)能側(cè)板31的底部；密封箱1上設(shè)有兩個(gè)輸液管7,，輸液管7位于密封箱1兩對(duì)立側(cè)面上,，一根輸液管71位于密封箱1側(cè)面上部，一根輸液管72位于密封箱1側(cè)面下部,。將相變儲(chǔ)能單元設(shè)計(jì)為相互垂直放置的儲(chǔ)能板,，側(cè)板和豎板一體設(shè)置。

    圖4為本實(shí)用新型儲(chǔ)能箱實(shí)施例3的后視結(jié)構(gòu)示意圖,；其中,，1、密封箱,；2,、空腔；3,、相變儲(chǔ)能單元,；31、儲(chǔ)能側(cè)板,；32,、儲(chǔ)能豎板,；33,、空隙,；34、支撐柱,；4,、鋁質(zhì)熱傳導(dǎo)骨架；5,、相變儲(chǔ)能材料,；6、換液管,；7,、輸液管；8,、保溫隔熱層,；9、萬(wàn)向輪,；10,、剎車裝置。具體實(shí)施方式以下通過特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式,，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭相變儲(chǔ)能單元3上還設(shè)有兩個(gè)與密封箱1外界連通的換液管6,，換液管6穿過密封箱1和熱傳導(dǎo)骨架4與相變儲(chǔ)能材料5連通；換液管6位于儲(chǔ)能側(cè)板31的底部,；密封箱1上設(shè)有兩個(gè)輸液管7,，輸液管7位于密封箱1兩對(duì)立側(cè)面上，一根輸液管71位于密封箱1側(cè)面上部,，一根輸液管72位于密封箱1側(cè)面下部,。將相變儲(chǔ)能單元設(shè)計(jì)為相互垂直放置的儲(chǔ)能板，側(cè)板和豎板一體設(shè)置,，豎板之間設(shè)置間隙,，極大限度地增大了儲(chǔ)能單元的接觸表面積，使得相變儲(chǔ)能單元能夠與傳熱液體充分接觸,，相變儲(chǔ)能單元采用鋁質(zhì)外殼,，增加熱傳導(dǎo)和儲(chǔ)能效率；相變儲(chǔ)能單元上設(shè)置換液管,。光伏儲(chǔ)能箱制造廠家費(fèi)用,？

    兩側(cè)都通過變頻器連接外部電網(wǎng)；在儲(chǔ)能測(cè),，變頻器連接電動(dòng)機(jī),，通過聯(lián)軸器連接扭力傳感器與蝸簧箱,，完成蝸簧儲(chǔ)能；在發(fā)電側(cè),，蝸簧通過聯(lián)軸器帶動(dòng)接扭力傳感器與發(fā)電機(jī),，再接上變頻器，完成發(fā)電并網(wǎng),。大型蝸卷彈簧儲(chǔ)能箱由多個(gè)單體蝸簧箱通過芯軸并聯(lián)而成,，單體蝸簧箱中平面蝸卷彈簧是**部件，其內(nèi)端與芯軸連接,，外端與蝸簧箱內(nèi)壁連接,。蝸卷彈簧與箱內(nèi)壁連接方式通常有鉸式固定、銷式固定,、V型固定,、襯片固定[7]，其中襯片固定是通過螺釘將襯片,、蝸簧和箱體內(nèi)壁進(jìn)行靜連接,。該連接方式可減少蝸簧圈間壓力，增大蝸簧受載面積,，減少應(yīng)力集中,。在彈性儲(chǔ)能前期研究中，文獻(xiàn)[6]針對(duì)蝸卷彈簧提出了基于螺線的形態(tài)迭代法,，詳細(xì)描述了蝸簧儲(chǔ)能中的各個(gè)狀態(tài),；文獻(xiàn)[8]分析了蝸卷彈簧箱體中不同厚度蝸簧在運(yùn)行過程中曲率，彎矩等相關(guān)參數(shù)的變化,；文獻(xiàn)[9]針對(duì)平面蝸卷彈簧進(jìn)行了有限元應(yīng)力分析及動(dòng)力學(xué)分析,，研究了蝸簧受到的扭矩與其轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系；文獻(xiàn)[10]討論了提高蝸卷彈簧儲(chǔ)能密度的方法,。這些研究成果均沒有對(duì)蝸卷彈簧端部的連接問題進(jìn)行研究,，而連接處的強(qiáng)度將直接影響蝸簧工作的可靠性，若采用襯片固定,，不同長(zhǎng)度襯片的選取也將直接影響襯片的連接性能,。汽車儲(chǔ)能箱價(jià)格費(fèi)用？福建便攜儲(chǔ)能箱價(jià)格

充電樁儲(chǔ)能箱排風(fēng)量,。福建便攜儲(chǔ)能箱價(jià)格

    Gomis-Bellmuntreviewofenergystoragetechnologiesforwindpowerapplications［J］.RenewableandSustainableEnergyReviews,，2012，16（4）：2154-2171.［3］朱熀秋,，湯延祺.飛輪儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,，2017（1）：265-268.（ZhuYe-qiu，Tangtechnologiesandapplicationtrendsinflywheelenergystoragesystem［J］.MachineryDesignamp;Manufactur，2017（1）：265-268.）［4］RossiF,，CastellaniB,，Nicoliniandchallengesofmechanicalspringsystemsforenergystorageapplications［J］.EnergyProcedia，2015（82）：805-810.［5］段巍,，馮恒昌,，王璋奇.彈性儲(chǔ)能裝置中平面渦卷彈簧的有限元分析［J］.中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2011（4）：493-498.（DuanWei,，F(xiàn)engHeng-chang,，Wangelementanalysisonflatspiralspringinelasticenergystoragedevice［J］.ChineseJournalofConstructionMachinery，2011（4）：493-498.）［6］湯敬秋.機(jī)械彈性儲(chǔ)能用大型蝸卷彈簧力學(xué)特性研究［D］.北京：華北電力大學(xué)（北京）,，2016：15-36.。福建便攜儲(chǔ)能箱價(jià)格