楚材队二维跟踪太阳能发电车.docx
- 文档编号:2131306
- 上传时间:2023-05-02
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:697.46KB
楚材队二维跟踪太阳能发电车.docx
《楚材队二维跟踪太阳能发电车.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《楚材队二维跟踪太阳能发电车.docx(16页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
楚材队二维跟踪太阳能发电车
“可动二维跟踪碟式太阳能发电车”说明书
----------湖南省中联杯工程模型大赛
参赛院系:
机械与运载工程学院
参赛队伍:
楚材队
参赛组员:
牛江龙、赵哲夫、魏小栋
目录
1.作品背景……………………………….……………………………………….3
2.作品概述和工作原理………………………………….……………………...3
3.作品的创新性………………………………….………………………………....4
4.作品主要结构及制作……………………………….…………………..….4
4.1底座和平衡支架………………………………………….…………………....5
4.2刚体结构…………………………………………….…………………………..6
4.3轴………………………………………….……………………………………..6
4.4桁架…………………………………………………………..…………………6
4.5太阳能接收器…………………………………………………………………6
4.6齿轮……………………………………………………………………………..6
4.7前轮转轴…………………………………………………………………….…6
4.8凸轮……………………………………………………………………………6
4.9飞轮轮盘…………………………………………………………………...6
4.10抓地轮胎…………………………………………………………………...6
5.作品亮点………………………………………….……………………………..6
5.1整体布局的合理性…………………………….……………………..…………6
5.2出色的可动连杆…………………………...………….……………………..…6
5.3稳定的工字钢及钢体结构………………...………….………………….....…6
5.4巧妙的固定圆环设计……………………...………….……………………..…7
6.作品简易力学分析…………………….…………….………………….…...7
6.1曲柄摇杆机构..…………………………….…………….…………………....7
6.2几何齿轮计算..…………………………….…………….…………………....7
6.3二维运动发电车模型原理…….………….…………….…………………….8
7.作品不足之处………………………………….……………………………...8
8.结束语…………………………………………………………………………….8
一、作品背景
基于当今世界能源问题和环境保护问题已成为全球的一个“人类面临的最大威胁”的严重问题,为了更充分的利用太阳能、提高太阳能的利用率,关于太阳能的研究日益加强。
现行的发电系统主要有,碟式,槽式,塔式几种。
其中碟式系统相对于槽式、塔式热发电系统来说,其优点在于:
1)可作为分布式能源。
2)电站稳定性较好,单台设备的故障不影响整座电站的运行,不会因为部分设备的故障而导致电站对外输电不稳。
此外,它无需用水,可在沙漠等缺水地区使用,应用广泛。
由于太阳的运动,使得发点设备固定不动的的发电难以达到较高的效率,因此要采用跟踪装置。
而时钟式太阳跟踪装置是一种被动式的跟踪装置,有单轴和双轴两种形式,其控制方法是定时法。
根据太阳在天空中每分钟的运动角度,计算出太阳光接收器每分钟应转动的角度,从而确定出电动机的转速,使得太阳光接收器根据太阳的位置而相应变动。
由于光热发电相对于光伏发电效率要高,而且稳定所以成为当代太阳能利用的发展方向。
二、作品概述
“可动二维跟踪太阳能发电车”整体颜色以白色为主,桁架为纯银色,吸光效果好。
模型最大长度55cm,总宽40cm,总高75cm;共92个零件,其中固定圆环12个,连杆共4个,轴共6个,齿轮共8个,抓地轮胎4个。
桁架最大俯仰角度45°。
此模型应用现代应用较多的二维逐日系统装置简化改造制作而成,分别由两套独立跟踪机构控制对太阳高度角和方位角的跟踪,同时辅以整机运动以便最大程度的收集运用太阳能。
项目的控制机构由三个大的部分组成1.高度角跟踪机构。
2.方位角跟踪机构。
3.整机运动机构。
其中高度角跟踪机构由一套依托于齿轮传动的凸轮四连杆机构完成,方位角的跟踪依托于一级齿轮减速器的控制,而整机的移动依靠车底的轮以及相配套的转向机构完成。
模型整体轻巧,主要材料为pvc板,pvc管,少量使用大头钉,以实现项目目的为出发点进行设计,相比于传统发电设备有较好的机动性和较高的效率。
工作原理
光热转化的原理:
利用抛物面良好的聚光作用,采用抛物面反射镜来作为聚光器材。
抛物面反射装置能在一点聚焦,焦点处放置太阳能接受器。
太阳能接受器与碟式发电机和传热介质连通。
热接受器受到集中光束的作用,温度发生急剧变化。
在接受器的保温箱部分,温度可以达到500~1000°C,然后那些传热工质接受热量后迅速膨胀,进入热机部分做功。
斯特林机受到工质的作用后,推动活塞产生机械工,发动机的轴以旋转的方式驱动发动机产生电能。
碟式发电机相对亦其他形式的电机有着很大的优势。
由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器,其聚光比可以高达数百到数千倍,因而可产生非常高的温度。
这种系统可以独立运行,作为无电边远地区的小型电源,一般功率为10~25kW,聚光镜直径约10~15m;也可用于较大的用电户,把数台至十数台装置并联起来,组成小型太阳能热发电站。
三、作品的创新性
控制方式:
采用“方位角-高度角”双轴跟踪,通过天文计算程序控制式跟踪和光电传感式跟踪相结合的方式进行跟踪。
●控制方法:
通过单片机控制步进电机的运动,进而控制聚光碟的方位,使之能够最大程度的接受阳光,提高发电效率。
●程序控制:
通过天文计算得出安装地点的太阳高度角方位角的具体数值,编辑程序使得
●步进电机按照预设路径牵引聚光碟运动。
●即时控制:
通过光敏元件传感器的设立将太阳高度计方位角信息传递到单片机处理系统中,通过步进电机和控制机构的协调运转,进行即时控制。
对日追踪系统的程序控制原理图
四、作品主要结构及制作
主要结构:
2
6
2
5
4
1
1)底座和平衡支架
6
3
2)刚体结构
3)轴
4)桁架
5)太阳能接收器
6)齿轮
7)前轮转向轴
9
8
7
8)凸轮
10
9)飞轮轮盘
10)抓地轮胎
8
9
主要结构制作:
(一)底座和平衡支架
支架总长为30cm,总宽15cm,总高10cm,全部用pvc板制成,四脚支座用pvc板和pvc管连接,下面用pvc板制作成“工”字型结构进行连接。
(二)刚体结构
鉴于整体模型较高,为加强支架稳定,在支架跟轮胎之间用“工”字刚结构连接,增加了稳定性。
(三)轴
模型中共有大小轴六根,承担着带动大小齿轮,前后抓地轮胎。
其间用pvc圆环固定其位置。
(四)桁架
用网状结构做成,结构轻巧。
在同等接受面积的条件下,节省了材料。
(五)太阳能接收器
接收器里面装有光热传感器,可将由桁架吸收并反射给它的光装换成电能。
(六)齿轮
齿轮是实现二维运动的关键,上面的一对小齿轮啮合实现桁架的俯仰摆动,下面的一对大齿轮啮合实现整体的周转运动。
二维运动相互配合,可以充分吸收任意方位的太阳光,从而大大提高了发电效率。
(七)前轮转向轴
发电车在行进过程中,遇到障碍物时需要转向,我们设计了前轮的转向轴,可以轻松实现发电车在行进过程中的灵活转向。
(八)凸轮
与齿轮配合,形成四杆曲柄结构,实现了桁架的俯仰摆动。
(九)飞轮轮盘
由电机驱动
(10)抓地轮胎
增大发电车与地面的摩擦,可以在恶劣的道路上前行。
五、作品亮点
我们的作品主要闪光点在于制作过程中对实际机械的合理简化以及对结构的设计创新。
简要说明如下:
(一)整体布局的合理性:
底座和平衡支架、刚体结构、轴、桁架、太阳能接收器、抓地轮胎、齿轮机构、四杆机构等布局均符合实际工程需求,符合力学传动原理及简便原则。
四杆机构可实际转动,带动桁架俯仰灵活工作。
(二)出色的可动连杆:
作品通过曲柄摇杆机构将齿轮和桁架连接,通过齿轮传动实现桁架的俯仰运动。
(三)稳定的工字钢及钢体结构:
作品支架采用刚体结构,采取工字钢结构和“┏”形结构,大大增强了整体工程的稳定性。
(四)巧妙的固定圆环设计:
为保证轴与各构件的连接部分的稳定,防止其因左右摆动而导致的齿轮不能啮合、曲柄摇杆机构不能运动等,在作品中我们多处采用圆环进行各种轴的固定。
通过圆环内孔与轴的过盈配合实现轴的固定,且其拆卸灵活、稳定,便于拆装搬运及维修调试工作。
六、作品简易力学分析
(一)曲柄摇杆机构
为了实现曲柄摇杆机构的运动,要保证34杆最长同时要求s23+s34>s14+s12。
这样可以满足回转运动的要求,在回到我们的模型中,将我们的模型的印版来回运动其实就是一个曲柄摇杆机构,加上我们的边做边实验边看书,可是设计一个满足要求的机构
(二)几何齿轮计算
(三)发电模型工作原理
七、作品不足之处
由于此次大赛时间紧迫,材料限制,专业知识受限,我们在模型制作过程中无法面面俱到,强化每一个细节。
。
模型作品的缺陷是在所难免的,结构上不足之处自然还有很多,恳请各位老师多多批评指正。
八、结束语
此次模型制作过程中,我们充分发挥各自的优势,大量查找资料,积极讨论,综合创意,互帮互助,克服困难。
这项比赛不仅锻炼了我们的自主思考能力、创新能力以及合理运用所学知识能力,也培养了我们的团队合作精神,充实了我们的课外生活。
我们领悟到了在压力面前,只有坚持不放弃,才有可能成功。
有灵越才能灵活,才有卓越。
我们因梦想而伟大,更因行动而成功!
我们的“二维运动太阳能发电车模型”虽然并不华丽,但她很真实,她并不精致,但很独特。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 楚材队 二维 跟踪 太阳能 电车
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)