【摘要】：方位角驅(qū)動(dòng)裝置是碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中雙軸跟蹤系統(tǒng)的核心部件之一,要求具有跟蹤精度高、抗風(fēng)載要求高、噪音低、使用壽命長(zhǎng)(320年)等特性,而風(fēng)載荷作用下的結(jié)構(gòu)變形和疲勞失效是影響方位角驅(qū)動(dòng)裝置跟蹤精度及使用壽命的主要因素。針對(duì)現(xiàn)有外置式方位角驅(qū)動(dòng)裝置易與桁架產(chǎn)生干涉及長(zhǎng)期外置于露天惡劣環(huán)境所帶來(lái)的負(fù)面影響等問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種內(nèi)置式方位角傳動(dòng)機(jī)構(gòu),并基于8級(jí)風(fēng)載荷作用下,進(jìn)行了力學(xué)特性及疲勞壽命分析,這對(duì)方位角驅(qū)動(dòng)裝置的穩(wěn)定、高效及安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。首先,對(duì)比分析了兩種內(nèi)置式方位角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理并擇優(yōu)確定了一種結(jié)構(gòu)方案,計(jì)算分析了8級(jí)風(fēng)載荷下高度角0°、風(fēng)向角90~120°的最不利工況時(shí)方位角傳動(dòng)裝置所受載荷,基于有限元軟件ANSYS Workbench對(duì)其進(jìn)行了靜態(tài)特性分析,獲得裝置各部件的應(yīng)力云圖,并與赫茲理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果表明兩種方法只在惰輪處的應(yīng)力計(jì)算差別較大,據(jù)此對(duì)出現(xiàn)這種情況的原因進(jìn)行了分析并提出調(diào)整思路。其次,施加于方位角傳動(dòng)裝置的載荷具有受隨機(jī)風(fēng)載而時(shí)變的特殊性,為避免只考慮靜強(qiáng)度和剛度而可能導(dǎo)致的局部結(jié)構(gòu)不合理性,基于實(shí)際工況采用線性濾波法,通過(guò)MATLAB軟件模擬出了風(fēng)速時(shí)程曲線進(jìn)而得到了脈動(dòng)風(fēng)載荷作用于各部件的載荷譜曲線,并據(jù)此對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行了模態(tài)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析等,得到了齒輪傳動(dòng)裝置的前六階的頻率及振型并對(duì)振型進(jìn)行了詳細(xì)的分析,從而驗(yàn)證了齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可行性和可靠性。從瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的計(jì)算結(jié)果可知,各部件的應(yīng)力集中位置均與靜力學(xué)分析結(jié)果一致,齒根彎曲疲勞校核表明所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)滿足強(qiáng)度和剛度要求。最后,利用nCode Design Life軟件采用SN應(yīng)力疲勞分析法對(duì)傳動(dòng)裝置各部件進(jìn)行了疲勞壽命分析,得到了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在脈動(dòng)風(fēng)載荷作用下直至破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù),結(jié)果表明:最容易破壞的兩個(gè)位置在惰輪與齒輪軸上齒輪嚙合處及蝸輪蝸桿嚙合處,其壽命分別為3.194e~5次、2.096e~4次,符合壽命設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM615;TK513.4
【圖文】：

第一章 緒論能能源將變得任重道遠(yuǎn)。要提高碟式太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率除了斯特林熱機(jī)本身的性能以外就是要提高自動(dòng)跟蹤裝置追蹤太陽(yáng)的精準(zhǔn)程度，由此看來(lái)，跟蹤裝置的研究對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)特別是對(duì)于碟式太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要。圖 1.1 為碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，圖 1.2 為碟式太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置。

第一章 緒論能能源將變得任重道遠(yuǎn)。要提高碟式太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率除了斯特林熱機(jī)本身的性能以外就是要提高自動(dòng)跟蹤裝置追蹤太陽(yáng)的精準(zhǔn)程度，由此看來(lái)，跟蹤裝置的研究對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)特別是對(duì)于碟式太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展顯得尤為重要。圖 1.1 為碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，圖 1.2 為碟式太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置。

圖 1.3 功率 38KW 碟式太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)樣機(jī)Fig.1.3 The prototype of the 38kw dish stirling system1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)問(wèn)題的研究現(xiàn)狀本文開(kāi)展的碟式太陽(yáng)能內(nèi)置式方位角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究，是基于原結(jié)構(gòu)上的一種改良，具體是對(duì)此結(jié)構(gòu)（主要是蝸輪蝸桿）進(jìn)行力學(xué)特性分析及疲勞壽命分析這些問(wèn)題在其他類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方面有一定的解決方法與理論。因此，本文研究是可以借鑒一些成熟的研究方法，有助于研究的順利開(kāi)展。1.2.1 單、雙軸跟蹤系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)主要包括單軸及雙軸跟蹤，單軸跟蹤主要跟蹤太陽(yáng)的時(shí)角，對(duì)于太陽(yáng)赤緯角并不跟蹤，而雙軸跟蹤則是保證對(duì)太陽(yáng)全方位跟蹤的一種高效跟蹤裝置，由方位角回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、高度角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，分別控制高度角和方位角進(jìn)行視日跟蹤。雙軸跟蹤裝置是通過(guò)課題組與湘電合作設(shè)計(jì)研制的 38KW 碟式太陽(yáng)能

【參考文獻(xiàn)】

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2 李子劍;;光啟動(dòng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡雙軸跟蹤系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J];通訊世界;2015年06期

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10 高連生;李會(huì)南;;西藏羊八井光伏發(fā)電站雙軸跟蹤系統(tǒng)的研究[J];電器工業(yè);2014年01期

本文編號(hào)：2758403