碟式CSP系統(tǒng)方位角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵承載部件力學(xué)特性及疲勞壽命分析.pdf

1、方位角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)雙軸跟蹤裝置的重要驅(qū)動(dòng)部件之一，具有結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、抗風(fēng)載要求高、設(shè)計(jì)使用壽命長(zhǎng)（?25年）等特點(diǎn)，風(fēng)載荷作用下的結(jié)構(gòu)變形和疲勞失效將嚴(yán)重影響太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的聚焦精度和安全運(yùn)行?；剞D(zhuǎn)支撐座及蝸輪蝸桿作為方位角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵承載部件，其力學(xué)特性及使用壽命是影響該機(jī)構(gòu)性能好壞的重要因素，因此對(duì)方位角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵承載部件進(jìn)行設(shè)計(jì)風(fēng)載（8級(jí)風(fēng)）下的靜、動(dòng)力學(xué)特性以及疲勞壽命分析，對(duì)于確保機(jī)構(gòu)高效、可靠、安全

2、運(yùn)行具有十分重要的意義。
　　首先，根據(jù)方位角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，基于靜力學(xué)原理開展了機(jī)構(gòu)在8級(jí)風(fēng)載作用下的承載特性分析，得到了關(guān)鍵承載位置處的載荷。通過45組工況比較，確定了8組載荷較大的工況，為機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析加載提供載荷。利用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵承載部件的靜力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，獲得了各部件在8組工況下的應(yīng)力位移云圖，得出各部件處于45°-90°工況時(shí)應(yīng)力位移水平較高，各工況下各部件的強(qiáng)度和剛度滿足要

3、求。
　　其次，采用諧波疊加法并利用仿真軟件MATLAB對(duì)脈動(dòng)風(fēng)載荷的時(shí)程曲線進(jìn)行了模擬，獲得了脈動(dòng)風(fēng)載荷作用于機(jī)構(gòu)各部件的載荷譜曲線。運(yùn)用ABAQU S對(duì)各部件的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析計(jì)算，從各部件最大應(yīng)力位移云圖可知，各部件的危險(xiǎn)部位與靜力學(xué)仿真分析相同，通過提取危險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、位移數(shù)值繪制了響應(yīng)曲線，計(jì)算得到了回轉(zhuǎn)支撐座及蝸輪蝸桿的安全系數(shù)分別為1.6和1.7，均在設(shè)計(jì)安全系數(shù)內(nèi)。
　　最后，基于雨流計(jì)數(shù)原理，利用疲