SolidWorks储能装置中平面涡卷弹簧设计和有限元分析(2)
2.10 传动轴的设计 15
2.11 离合器的选择 16
3 制动运动过程的数学建模与仿真 17
3.1 飞轮与涡簧转速、能量转换的数学模型的建立 17
3.2 MATLAB/simulink的简单介绍 17
3.3 利用simulink对制动过程的建模与仿真 18
3.4 分析基本参数对制动性能的影响 20
4 涡簧储能机构三文模型的建立与零件工程图 21
4.1 SolidWorks的简单介绍 21
4.3 零件工程图纸 22
5 应用ANSYS软件对主要部件的有限元分析 25
5.1 ANSYS软件的简单介绍 25
5.2 利用ANSYS软件对涡卷弹簧的分析结果 25
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 绪论
1.1 储能技术的原理及应用领域
随着社会的发展，能源的开发与合理利用成为时代的主题。传统能源的巨大消耗，并随之带来的环境污染成为目前人类需要解决的主要问题之一。近年来，我们在新能源开发中取得巨大成就，开发出核能，海洋能，风能水利工程，地热能，生物能等新能源。风能，水能等自然能取之不尽用之不竭，为人类带来巨大的帮助，但是自然能源不稳定的功率输入对电网带来很大的冲击，影响电网的正常运行，成为我们利用它的一个难题。为此，我们想出了利用储能技术储存释放能量的方法来解决这个问题。储能装置可以将不稳定的能量加以回收，以其他形式的能量储存起来，然后以稳定的功率输送到电网中。除此之外，储能技术可以运用到制动能回收中。当机构从正常运转到制动停止时，往往采用摩擦刹车的方式制动，导致制动能以热能的形式散发到环境中，无法再次利用而浪费。如果我们用储能装置将制动能储存起来，这些能量基本可以使被制动的机构再次正常运转。假设我们广泛使用制动能回收技术，被节省下来的能量将非常巨大，环境压力，资源压力将大大减小。目前，世界上已有很多项技术应用到了制动能回收，我国城市地铁交通已经开始采用超级电容器回收制动能，对于经常开车停车的地铁来说非常有价值。
储能技术从原理上来分类可分为：机械储能，电磁储能，电化学储能等。
（1）机械储能技术
机械储能技术是通过将能量转化为机械能储存起来，释放时卸除施加在储能元件上的载荷，使其恢复原状并将机械转化为其他形式的能量。机械储能包括抽水储能，飞轮储能，压缩空气储能等。它有很多独特实用的有点，如低成本，污染小，大功率大容量等。大型机械储能设备可以用于电力系统的调峰，飞轮，气压等储能设备具有低噪音，快速冲放能量等优点。然而由于机械储能设备通常需要借助自然条件或精密的制造，所以通常只能在特定的场合使用，受外部因素较大。
（2）电磁储能技术
电磁储能包括超导系统储能和超级电容储能等。它主要利用超导线圈或双层电容器将电磁能储存起来。电磁储能具有响应速度快，能量密度高，可以充分利用电网电压支撑来补偿功率，调节频率。但电磁储能设备通常制造成本很高，价格昂贵，文持系统工作环境所带来的成本也很高。
（3）电化学储能
电化学储能装置主要分为铅酸电池，NaS，VRLA，Li电池，ZnBr，NaBr等液流电池。电化学电池具有占有空间小，移动性好，制造成本大多低廉等优势，但由于化学电池中电解质大多对环境会构成严重的污染，而且易燃易爆，对人生安全造成隐患，使用寿命有限，所以当今社会更趋向于发展绿色环保的储能路线。