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。变速储能箱的类型费用？太阳储能箱制造厂家
图11为不同衬板长度l下蜗簧单元受到的平均应力值，该值随着长度l增加而减小，且降低速度减缓。表明蜗簧受到的影响随着衬片长度的增加而减小。衬片应力分析不同衬片应力变化，如图12所示。为更好观察对比结果，调整衬片等效应力显示，保持**大值与**小值不变，如图13所示。对于不同长度衬片，除了l=100mm衬片的**大等效应力出现在右凸耳位置，其余长度的**大等效应力出现在左凸耳位置，且凸耳处的应力大于螺钉处受到的应力，这是由于螺钉与凸耳同时提供固定作用，而凸耳离自由端较近，产生的应变比螺钉处应变大；**小等效应力出现在衬片与螺钉连接一侧的边缘且不为零，这是因为衬片受载后变形，产生弧面切向力，使衬片固定端一侧受挤压作用从而产生微小的压缩变形。设小应力单元比例s定义为s=Nσi/Nn，Nσi表示单元应力σi≤80MPa的单元数，Nn为衬片的总单元数。图12表示蜗簧平均应力、小应力单元比例s与衬片长度l的关系，可以看出：随着衬片长度增加，平均应力值减小且降低率减缓，而小应力单元比例增加。这表明随l增加，衬片取决定作用的大应力单元比例逐渐降低，并且衬片的应力过渡趋于平缓，但是长度过大（即小应力单元过多）会增加衬片的质量。北京变速储能箱厂家太阳储能箱生产厂家费用？
作为其中一种改进技术方案，所述密封箱外面还设有一层保温隔热层。作为其中一种改进技术方案，所述密封箱外面底部设有万向轮。作为其中一种改进技术方案，所述万向轮上设有刹车装置。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用中将相变储能单元设计为相互垂直放置的储能板，侧板和竖板一体设置，竖板之间设置间隙，极大限度地增大了储能单元的接触表面积，使得相变储能单元能够与传热液体充分接触，相变储能单元采用铝质外壳，增加热传导和储能效率；相变储能单元上设置换液管，可以定期对相变进行更换，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。
衬片的凸耳上施加圆柱支撑约束，蜗簧上施加驱动弯矩Mq，不同长度的衬片所受初始弯矩Me根据式（9）计算得到，如表2所示。其方向与驱动弯矩Mq相反。衬片长度为150mm连接的边界条件，如图9所示。图9边界条件BoundaryConditions应力分析蜗簧应力分析不同长度衬片连接下蜗簧的等效应力，为了让结果有更好的对比显示，保持**大值与**小值不变，如图10所示。当l等于100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、225mm时所对应的**大等效应力分别为、、、、、，尽管不同长度下的**大等效应力值有差异，但出现的位置均在衬片的中间的螺钉孔处。图10不同长度衬片连接下蜗簧等效应力SpringEquivalentStressinDifferentGasketLength图11不同长度衬片连接下蜗簧平均应力SpringAverageStressinDifferentGasketLength从应力云图上看，蜗簧应力值整体上从左到右在减小，但是在离固定端长度为l（即衬片长度）位置周围有部分增大现象，并且这种现象随着l的增加会愈加不明显。随着衬片长度增加，蜗簧中的较小应力单元区域增大，表明蜗簧受到的平均应力值在减小。图11为不同衬板长度l下蜗簧单元受到的平均应力值，该值随着长度l增加而减小，且降低速度减缓。空气储能箱的类型费用？
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。太阳储能箱的作用费用？广东新能源储能箱排风量
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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。太阳储能箱制造厂家
