面向通風(fēng)需求的渦簧儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)及性能仿真.pdf

1、隨著新型能源的不斷開(kāi)發(fā)利用，儲(chǔ)能技術(shù)也日趨多樣化。目前儲(chǔ)能方式主要有以下幾種:物理儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能，而物理儲(chǔ)能中的彈性?xún)?chǔ)能又以高儲(chǔ)能密度、低成本、高可靠性著稱(chēng)，有關(guān)其儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)研究報(bào)道較少，而彈性?xún)?chǔ)能應(yīng)用在提升機(jī)械方面的研究報(bào)道則更少。故本文選擇彈性?xún)?chǔ)能原件中的平面渦卷彈簧作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)儲(chǔ)能裝置以及提升機(jī)械勢(shì)能存儲(chǔ)控制策略對(duì)于新型能源利用以及能量二次回收具有重要意義。本文具體研究?jī)?nèi)容以及結(jié)論如下:
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2、)考慮到平面渦卷彈簧的形狀特點(diǎn)，將其等效成曲梁并建立了有限元模型，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行有限元分析、柔性體分析，得到了平面渦卷彈簧在受載發(fā)生變形時(shí)橫截面上的應(yīng)力應(yīng)變分布以及其特性曲線，用以驗(yàn)證渦簧材料選取的正確性，即判斷渦簧在工作中是否失效問(wèn)題，以及為渦簧結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。此外還對(duì)平面渦卷彈簧進(jìn)行了自由模態(tài)分析，得到其前20模態(tài)階振型及頻率;
　　2)以重力勢(shì)能為儲(chǔ)能對(duì)象，設(shè)計(jì)渦簧儲(chǔ)能裝置，并將其搭建成實(shí)物，用于模擬對(duì)外部環(huán)境中各種能量

3、的采集與存儲(chǔ)，同時(shí)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用于檢驗(yàn)下一步中數(shù)值仿真的正確性;
　　3)以設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能裝置為對(duì)象，在MATLAB/Simulink中進(jìn)行仿真研究，并對(duì)渦簧截面形狀、裝置零部件結(jié)構(gòu)以及材料進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到儲(chǔ)能效率最佳。結(jié)果表明渦簧在儲(chǔ)能過(guò)程中的能量損耗主要來(lái)源于渦簧外部?jī)?chǔ)能裝置齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的摩擦損耗，以及渦簧在儲(chǔ)能過(guò)程中由于偏心而帶來(lái)的各圈鋼帶之間的摩擦損耗;
　　4)對(duì)升降機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，討論以重力勢(shì)能為儲(chǔ)能對(duì)象的渦

4、簧儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行方式，并建立以上過(guò)程的運(yùn)動(dòng)方程，以Matlab為工具進(jìn)行求解，分析不同能量輸入輸出方式對(duì)輸出瞬時(shí)功率以及儲(chǔ)能效率的影響;
　　5)選擇水平循環(huán)地下車(chē)庫(kù)的升降機(jī)械作為工程對(duì)象，將收集的重力勢(shì)能用于車(chē)庫(kù)的通風(fēng)排煙。此外針對(duì)該車(chē)庫(kù)，根據(jù)其升降系統(tǒng)電機(jī)以及減速器參數(shù)設(shè)計(jì)儲(chǔ)能裝置輸入傳動(dòng)系統(tǒng)、渦簧擰緊機(jī)構(gòu)得參數(shù)。再根據(jù)《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50067-2014)等標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算該車(chē)庫(kù)通風(fēng)排煙量，根據(jù)通風(fēng)排煙量選