機械彈性儲能箱蝸簧襯片連接強度分析段巍,，方濤,，湯敬秋，王璋奇（華北電力大學能源動力與機械工程學院,，河北保定071003）摘要：蝸卷彈簧是機械彈性儲能的關(guān)鍵零部件,，其端部與芯軸和儲能箱體內(nèi)壁連接的強度直接影響蝸卷彈簧工作的可靠性。針對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)學模型,，推導了作用在襯片上的初始彎矩，針對不同長度的襯片建立了襯片連接有限元模型,，對比了蝸簧和襯片有限元單元的應(yīng)力大小及分布統(tǒng)計,，得到了不同長度襯片對蝸卷彈簧的影響，確定了合適的襯片連接長度,。研究成果可為蝸卷彈簧的安全運行提供有力依據(jù),。關(guān)鍵詞：彈性儲能；蝸卷彈簧,；儲能箱,；襯片連接；有限元,；應(yīng)力分析1引言隨著太陽能,、風能等間歇性能源的開發(fā)和利用，儲能技術(shù)的研究和發(fā)展變得日益重要,。機械彈性儲能以平面蝸卷彈簧為關(guān)鍵零部件,，利用蝸卷彈簧受載時產(chǎn)生彈性變形，將機械能轉(zhuǎn)化為彈性勢能,，卸載后將彈性勢能轉(zhuǎn)化為機械能的原理進行儲能和釋能,，該儲能方式具有儲能大容量、高效率,、低成本和無污染等優(yōu)點[1-5],。圖1為機械彈性儲能系統(tǒng)示意圖[6]，該系統(tǒng)以蝸卷彈簧儲能箱為中心分為發(fā)電側(cè)與儲能側(cè),。MW級儲能箱材質(zhì)費用,？天津電采暖儲能箱的作用

    因此襯片形狀也符合阿基米德螺旋線。圖5襯片數(shù)學模型GasketMathematicModel長度為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度w與彎曲變形撓度wB相等，即可以看出,，Me與襯片的長度l有關(guān),，不同長度下的襯片連接，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彈性儲能系統(tǒng)方案中,，選用10kW實驗用雙饋電機，其額定轉(zhuǎn)速為1000r/min,，**大轉(zhuǎn)矩為·m,，減速器傳動比為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能密度,。襯片材料和蝸卷彈簧材料機械性能,，如表1所示。蝸簧箱內(nèi)壁半徑R設(shè)計為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參數(shù)中b=3/2πmm/rad，a=R-2nπb=480-30=450mm,。表1彈簧鋼,、玻璃纖維機械性能參數(shù)MechanicalPropertiesofSpringSteelandGlassFiber性能材料彈性模量E（Gpa）材料的密度ρ（kg/m3）抗拉強度極限σB。天津電采暖儲能箱的作用電采暖儲能箱制造廠家費用,？

    TongWei,，HaoJian-jun，Wangonpreparationandpropertiesofglassfiber［J］.LiaoningChemicalIndustry,，2016（3）：362-364.）StrengthAnalysisoftheConnectionwithSpiralSpringandGasketintheMechanicalElasticEnergyStorageBoxDUANWei,，F(xiàn)ANGTao，TANGJing-qiu,，WANGZhang-qi（CollageofEnergyPowerandMechanicalEngineering,，NorthChinaElectricPowerUniversity，HebeiBaoding071003,，China）Abstract：Spiralspringisakeycomponentofthemechanicalelasticenergystorage,，theconnectionstrengthbetweenthebothendsandcentralshaftandinsidesurfaceofenergystorageboxdirectlyaffectsthereliabilityofthespiralspringthispaperthegasketisimplementedfortheconnectionbetweentheouterendofthespringandinsidesurfaceofmathematicalmodeloftheconnectioniscreatedbyusingtheArchimedesspiralequationandtheinitialmomentforthegasketisfiniteelementmodelsfordifferentlengthgasketconnectionsaresetup，andthestaticstressesofspiralspringandgasketarecontrastivelyresultsindicatethattheconnectionstrengthisaffectedbygasketlength,，：ElasticEnergyStorage,。

    下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地,，下面描述中的附圖**是本實用新型的一些實施例,，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖,。圖1為本實用新型儲能箱的實施例1整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型儲能箱俯視******結(jié)構(gòu)示意圖,；圖3為本實用新型儲能箱實施例1的后視結(jié)構(gòu)示意圖,；圖4為本實用新型儲能箱實施例3的后視結(jié)構(gòu)示意圖；其中,，1,、密封箱；2,、空腔,；3,、相變儲能單元；31,、儲能側(cè)板,；32、儲能豎板,；33,、空隙；34,、支撐柱,；4、鋁質(zhì)熱傳導骨架,；5,、相變儲能材料；6,、換液管,；7、輸液管,；8,、保溫隔熱層；9,、萬向輪,；10、剎車裝置,。具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式,，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。實施例1：如圖1至圖3所示,，一種相變儲能箱,，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)置有相變儲能單元3,，相變儲能單元3包括儲能側(cè)板31和儲能豎板32，儲能豎板32與儲能側(cè)板31垂直,，多個儲能豎板32之間具有間隙33,，儲能側(cè)板31和儲能豎板32為連續(xù)的一個整體。汽車儲能箱廠家費用,？

    作為其中一種改進技術(shù)方案,，所述密封箱外面還設(shè)有一層保溫隔熱層。作為其中一種改進技術(shù)方案，所述密封箱外面底部設(shè)有萬向輪,。作為其中一種改進技術(shù)方案，所述萬向輪上設(shè)有剎車裝置,。與現(xiàn)有技術(shù)相比,，本實用新型的有益效果為：本實用中將相變儲能單元設(shè)計為相互垂直放置的儲能板，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能單元的接觸表面積，使得相變儲能單元能夠與傳熱液體充分接觸,，相變儲能單元采用鋁質(zhì)外殼,，增加熱傳導和儲能效率；相變儲能單元上設(shè)置換液管,，可以定期對相變進行更換,，提高儲能箱的儲能性能和使用周期，在密封箱上兩相對的側(cè)面上一上一下地設(shè)置輸液管,，一邊進液一邊出液,，在液體流動的過程中，環(huán)繞著中間的相變儲能單元流過,，增加了傳熱液體與相變儲能單元的充分接觸時間,，提高了換熱強度，該密封箱外面還設(shè)有一層保溫隔熱層,，減少了密封箱與外界的熱交換,，較少能量散失，整個相變儲能箱的結(jié)構(gòu)設(shè)置增加流體流程,，延長了換熱時間,，使該儲能箱集熱換熱效率提升，另外,，整個箱體底部設(shè)有萬向輪及剎車裝置,，方便儲能箱在使用過程中的移動和定點靜止停放。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,。光伏儲能箱排風量費用,？天津電采暖儲能箱的作用

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