【摘要】：風(fēng)能和太陽能等可再生能源給社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來動力,但其間歇性和不確定性給能源利用帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了改善風(fēng)光電系統(tǒng)輸出功率的可控性,提升電網(wǎng)穩(wěn)定性,使電力調(diào)節(jié)更具有彈性,大容量儲能技術(shù)成為解決問題的關(guān)鍵。本文在機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)總體方案基礎(chǔ)上,對其重要組成單元機(jī)械彈性儲能箱進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,結(jié)合高儲能密度的要求,開展了對單體蝸簧箱內(nèi)關(guān)鍵零部件蝸卷彈簧的材料選擇、幾何模型建立、儲能密度計算、有限元力學(xué)特性分析,并針對蝸卷彈簧兩端的連接進(jìn)行了相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和有限元分析,主要內(nèi)容如下:(1)基于機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)總體方案,對機(jī)械彈性儲能箱及其主要零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。(2)運用阿基米德螺旋線和對數(shù)螺旋線建立蝸卷彈簧幾何模型,并對其進(jìn)行受力分析;研究影響蝸卷彈簧儲能密度的主要因素,分析并對比了鋼材、玻璃纖維、碳纖維等不同材料蝸簧的儲能密度,并結(jié)合材料的經(jīng)濟(jì)性選擇玻璃纖維作為蝸簧材料。(3)對玻璃纖維蝸簧材料試件進(jìn)行強(qiáng)度拉伸實驗,確定材料的力學(xué)性能,為后續(xù)蝸簧及連接的力學(xué)性能分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(4)建立蝸卷彈簧有限元模型,分析阿基米德螺旋線、對數(shù)螺旋線兩種狀態(tài)下蝸卷彈簧的變形及應(yīng)力分布;針對蝸簧與芯軸的連接,提出芯軸盒-螺釘組-壓塊的連接形式,并對連接件和被連接件進(jìn)行有限元建模及應(yīng)力分析;針對蝸簧與箱體內(nèi)壁的連接,提出襯片-螺釘組連接方式,建立連接的有限元模型,分析不同長度的襯片對蝸簧的影響,確定了合適的襯片長度。(5)針對單體蝸簧箱進(jìn)行有限元模態(tài)分析,通過對比不同階頻率和振型,分析了單體蝸簧箱的振動情況。
【圖文】：

機(jī)械彈性儲能系統(tǒng)實現(xiàn)方案

圖1-2兩種類型蝸卷彈簧
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2709566