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表1弹簧钢、玻璃纤维机械性能参数MechanicalPropertiesofSpringSteelandGlassFiber性能材料弹性模量E（Gpa）材料的密度ρ（kg/m3）抗拉强度极限σB（Mpa）弹簧钢玻璃纤维衬片长度不同，蜗簧受到的弯矩也不同，分别采用长度为100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、225mm的衬片进行有限元分析。图6初始形态实体模型EntityModelofInitialState1.蜗簧箱2.蜗卷弹簧3.芯轴图7衬片连接实体模型EntityModelofGasketConnection在Creo中建立蜗簧初始形态实体模型，如图6所示。其中蜗簧2与箱体1内壁采用衬片固定，为更好地研究连接处蜗簧与衬片的力学性能，截取蜗簧与箱体固定部分进行蜗簧连接有限元分析，衬片连接实体模型，如图7所示。衬片连接有限元模型图8有限元模型FiniteElementModel将衬片连接实体模型导入AnsysWorkbench中，采用系统默认的网格划分方法，网格单元为solid187。长度为150mm的衬片连接，其总节点个数为31952，总单元个数为18057，有限元模型，如图8所示。边界条件表2初始时衬片所受弯矩GasketBendingMomentofInitialState衬片长度l。mm）5200225转过角度θ（rad）9计算弯矩Me（N·m）78模型中主要对蜗簧和衬片进行有限元分析，在蜗簧箱上施加固定约束。
2蜗卷弹簧曲线描述蜗卷弹簧在储能前的状态，即初始状态，其外端固定于蜗簧箱内壁上，内端固定在芯轴上；在蜗簧箱内壁蜗簧互相接触，形状符合阿基米德螺旋线的特征，记为AS；芯轴和压紧的弹簧之间表现为自然状态，形状相似于对数螺旋线特征，记为LS，如图2所示。图1械弹性储能系统MechanicalElasticEnergyStorageSystem图2初始状态蜗簧模型SpiralSpringModelofInitialState阿基米德螺线是一个点匀速远离固定点的同时以固定的角速度绕该固定点转动形成的轨迹，如图3所示。其极坐标方程表示：式中：a—其初始极径；b—控制径向距离的参数。图3阿基米德螺旋线ArchimedesSpiral对数螺旋线也叫等角螺旋线，线上任意一点的极径与该点切线方向的夹角α为定值，且α≠90°，如图4所示。其极坐标方程表示为：式中：ρ（θ）—在任意角度θ螺旋线的极径；ρ0—θ为0时的极径；θ—沿螺旋线所经过的角度；k—线上任一点处的极径与该点处的切线的夹角的余切，即k=cot（α）在图2中，设AS的蜗簧长度为L1。LS的长度为L2，则蜗簧的全长L=L1+L2。初始状态的蜗簧形状的表达函数为：图4对数螺旋线LogarithmicSpiral3衬片模型衬片与蜗簧通过螺钉连接于箱体内壁。空气储能箱制造厂家费用？
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因此衬片形状也符合阿基米德螺旋线。图5衬片数学模型GasketMathematicModel长度为l的衬片在蜗簧作用下，如图5所示。由r0到r1转过的角度记为θa，在垂直方向下弯曲的距离记为w，可以近似的看为：衬片在蜗簧作用下的变形可以视为一悬臂梁受到弯矩Me下的弯曲变形，令垂直方向下弯曲的长度w与弯曲变形挠度wB相等，即可以看出，Me与衬片的长度l有关，不同长度下的衬片连接，蜗簧受到的初始弯矩是不同的。4衬片连接有限元分析在图1弹性储能系统方案中，选用10kW实验用双馈电机，其额定转速为1000r/min，**大转矩为·m，减速器传动比为3，则作用在蜗簧芯轴上的**大转矩Mq为·m。衬片使用弹簧钢，选用65#碳素钢，其截面是宽度t为120mm、高度h为3mm的矩形；蜗簧材料选用玻璃纤维[11-12]，具有更低的材料密度和更高的储能密度。衬片材料和蜗卷弹簧材料机械性能，如表1所示。蜗簧箱内壁半径R设计为480mm。阿基米德螺旋蜗的圈数n取10圈，则式1中描述蜗簧形状的极坐标参数中b=3/2πmm/rad，a=R-2nπb=480-30=450mm。表1弹簧钢、玻璃纤维机械性能参数MechanicalPropertiesofSpringSteelandGlassFiber性能材料弹性模量E（Gpa）材料的密度ρ（kg/m3）抗拉强度极限σB。湖北MW级储能箱生产厂家
