本文關(guān)鍵詞：600Wh儲能飛輪試驗裝置軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計及模態(tài)分析

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【摘要】：飛輪儲能技術(shù)作為一種新興的儲能方式,不僅儲能密度大、功率密度大、充放電效率高,而且設(shè)備維護(hù)簡單、對環(huán)境無污染、無噪聲,因此倍受能源界的關(guān)注,擁有廣泛的應(yīng)用前景。 本文通過對600Wh飛輪儲能試驗樣機(jī)軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計及振動分析,為600Wh飛輪儲能系統(tǒng)的研究與應(yīng)用提供了一定的參考。 首先,根據(jù)所需的儲能要求及基本性能需求對飛輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化,包括飛輪材料、形狀、尺寸的設(shè)計,得到兩種設(shè)計方案,通過對兩種方案的飛輪參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計算,選擇合適的設(shè)計方案,并借助有限元軟件ANSYS對優(yōu)化參數(shù)后的飛輪進(jìn)行應(yīng)力分析,得到飛輪的各向應(yīng)力分布情況和各向主應(yīng)力大小等數(shù)據(jù),通過第四強(qiáng)度理論失效判據(jù),對飛輪進(jìn)行強(qiáng)度校核,結(jié)果滿足要求。 其次,根據(jù)樣機(jī)的技術(shù)指標(biāo)與飛輪的設(shè)計參數(shù)等,對軸系的整體布局進(jìn)行設(shè)計,包括飛輪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計校核、電機(jī)類型的選取,支撐系統(tǒng)的布局以及保護(hù)軸承的型號選擇和壽命校核等,最終完成了本套飛輪儲能試驗裝置軸系結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計。 最后,介紹轉(zhuǎn)子動力學(xué)的主要研究內(nèi)容、計算方法及模態(tài)分析的理論基礎(chǔ),用有限元法進(jìn)行轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究,通過對儲能裝置軸系結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析,得到前十階固有頻率及振型,分析各階振型的振動情況對裝置運(yùn)行的影響。并運(yùn)用MATLAB對ANSYS模態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行驗證。為了進(jìn)一步確定軸系結(jié)構(gòu)的可靠性,本文還對飛輪儲能裝置的非轉(zhuǎn)動件機(jī)座進(jìn)行了模態(tài)分析,比較機(jī)座與軸系結(jié)構(gòu)二者的固有頻率差別,分析飛輪在加速和減速過程中裝置可能出現(xiàn)的狀況,結(jié)果顯示在儲能裝置工作過程中機(jī)座與軸系結(jié)構(gòu)不會發(fā)生共振,證明了軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性,滿足儲能裝置的設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：飛輪儲能 軸系結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度校核 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH133.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景及目的意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 發(fā)展趨勢12
• 1.3 飛輪儲能技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域12-13
• 1.4 課題來源13
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容13-16
• 2 飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及其優(yōu)化16-32
• 2.1 飛輪儲能裝置的基本結(jié)構(gòu)及工作原理16-17
• 2.2 600Wh飛輪儲能樣機(jī)的設(shè)計參數(shù)17-18
• 2.3 飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計18-26
• 2.3.1 飛輪材料選取20-21
• 2.3.2 飛輪形狀設(shè)計21-25
• 2.3.3 飛輪參數(shù)的優(yōu)化25-26
• 2.4 基于ANSYS的飛輪強(qiáng)度校核26-30
• 2.4.1 飛輪應(yīng)力分析26-28
• 2.4.2 輪強(qiáng)度校核28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 600Wh飛輪軸系的總體布局32-40
• 3.1 飛輪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核32-35
• 3.1.1 飛輪轉(zhuǎn)軸的設(shè)計32-33
• 3.1.2 飛輪轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度校核33-35
• 3.2 電機(jī)的選擇35-36
• 3.3 支撐系統(tǒng)的設(shè)計36-39
• 3.3.1 支撐系統(tǒng)的布局36-37
• 3.3.2 機(jī)械保護(hù)軸承的壽命校核37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析40-52
• 4.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)基礎(chǔ)40
• 4.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究內(nèi)容與計算方法40-42
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究內(nèi)容40-42
• 4.2.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的計算方法42
• 4.3 飛輪軸系的模態(tài)分析42-48
• 4.3.1 模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)42-43
• 4.3.2 飛輪軸系的ANSYS模態(tài)分析43-47
• 4.3.3 飛輪軸系的MATLAB仿真47-48
• 4.4 機(jī)座對軸系穩(wěn)定性的影響分析48-50
• 4.4.1 機(jī)座模態(tài)分析48-50
• 4.4.2 軸系與機(jī)座模態(tài)分析結(jié)果的對比分析50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 5 總結(jié)與展望52-54
• 5.1 總結(jié)52
• 5.2 展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60

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本文編號：522372