面向通風(fēng)需求的渦簧儲能裝置設(shè)計及性能仿真.pdf

1、隨著新型能源的不斷開發(fā)利用，儲能技術(shù)也日趨多樣化。目前儲能方式主要有以下幾種:物理儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能和相變儲能，而物理儲能中的彈性儲能又以高儲能密度、低成本、高可靠性著稱，有關(guān)其儲能裝置設(shè)計研究報道較少，而彈性儲能應(yīng)用在提升機(jī)械方面的研究報道則更少。故本文選擇彈性儲能原件中的平面渦卷彈簧作為研究對象，設(shè)計儲能裝置以及提升機(jī)械勢能存儲控制策略對于新型能源利用以及能量二次回收具有重要意義。本文具體研究內(nèi)容以及結(jié)論如下:
　　1

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，通過對其進(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題，以及為渦簧結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考依據(jù)。此外還對平面渦卷彈簧進(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)以重力勢能為儲能對象，設(shè)計渦簧儲能裝置，并將其搭建成實(shí)物，用于模擬對外部環(huán)境中各種能量

3、的采集與存儲，同時提供實(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)計的儲能裝置為對象，在MATLAB/Simulink中進(jìn)行仿真研究，并對渦簧截面形狀、裝置零部件結(jié)構(gòu)以及材料進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到儲能效率最佳。結(jié)果表明渦簧在儲能過程中的能量損耗主要來源于渦簧外部儲能裝置齒輪傳動過程中的摩擦損耗，以及渦簧在儲能過程中由于偏心而帶來的各圈鋼帶之間的摩擦損耗;
　　4)對升降機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化處理，討論以重力勢能為儲能對象的渦

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