【正文】 1 第 1 章 緒 論 選題的背景 全套圖紙，加 153893706 中國已成為繼美國之后的世界第二大電力消費大國，電力對經(jīng)濟發(fā)展的制約作用開始顯現(xiàn)，且差距呈越來 越大之勢。 我們經(jīng)常聽到夏季全國鬧電荒 ，去年南方大雪導致南方大面積停電，一些城市淪為死城，今年 5 月 12 日的 級強烈地震又使電力系統(tǒng)癱瘓。 電力行業(yè)整體不適應社會進步的問題越發(fā)顯露 。多年的電荒已經(jīng)使一部分人產(chǎn)生恐慌。面對災害，醫(yī)院 、 通信等重要部門由于缺電導致不能展開搶救工作。 電力的健康發(fā)展直接關系到國家的能源安全、整體競爭能力的提高、人民群眾的切身利益、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展等問題，它應該受到全社會的關注。 21 世紀是世界能源結構發(fā)生巨大變革的世紀。由于傳統(tǒng)能源 （ 如煤、石油、天燃氣 等）的供給已出現(xiàn)嚴重短缺局面，人類開始將目光轉向可再生能 2 源的發(fā)展。大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源，以資源無限、清潔干凈的可再生能源為主的多樣的能源結構代替以資源有限、污染嚴重的石化能源為主的能源結構已成為人們關住的焦點。其中，可再生能源主要有以下幾個方面： （ 1）太陽能 ： 據(jù)天文物理學家的計算表明，太陽系還能存在 45 億年，太陽每年輻射到地球的總能量相當于人類能源消耗的 萬倍； （ 2）氫能源：利用自然界大量存在的水，由電解水產(chǎn)生氫，或者由太陽能光催化水分解氫 [1] ； （ 3）風力發(fā)電、小水電與潮汐發(fā)電：可提供可觀的電力； （ 4）生物能：包括城市垃圾的轉化、人類糞便的轉化等，這些能源原本是人類的廢棄物所轉化過來的，只要有人類的存在，就會有生物能，所以這種能源也可以說是用之不竭的； （ 5）核能：與傳統(tǒng)能源的發(fā)電廠相比，核能的利用率較高，對環(huán)境的污染小，并且使用核燃料的成本遠遠低于傳統(tǒng)燃料的成本，而核燃料所釋放出來的能量卻遠遠高于傳統(tǒng)能源所釋放出來的能量。 太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，與其他新能源相比利用最大，是最理想的可再生能源。特別是近幾十年來，隨著科學技術 的不斷進步，太陽能及其相關行業(yè)成為世界發(fā)展最快的行業(yè)之一。因為它具有以下的特點 [2] ： （ 1）數(shù)量巨大：每年到達地球表面能供人類利用的太陽輻射相當于一顆原子彈爆炸時所發(fā)出的能量； （ 2）時間長久，用之不竭：太陽按目前功率輻射能量其時間約可持續(xù)100 億年； （ 3）普照大地，取之不盡：不需要開采和運輸； （ 4）清潔無污染：無任何物質的排放，既不會留下污染物，也不會向大氣中排放廢氣。 太陽能的開發(fā)利用主要有光熱利用、光伏利用、光化學利用等三種形式。光熱利用是將太陽能 轉換為熱能儲存起來，其中太陽能熱水器是光熱利用最成功的領域，有太陽房、太陽灶、太陽能溫室、太陽能干燥系統(tǒng)、太陽能土 3 壤消毒殺茵技術等，有些技術尤其在我國的北方和西部應用較廣，成效顯著。以太陽能電池技術為核心，太陽能光伏利用成為太陽能開發(fā)利用中最重要的應用領域，利用太陽能發(fā)電，具有明顯的優(yōu)點 [3] ： （ 1）結構簡單，體積小且輕：能獨立供電的太陽能電池組件和方陣結構都比較簡單，輸出 45~50W 的晶體硅太陽能電池組件，體積約為450mm750mm45mm，質量為 7kg； （ 2）容易安裝運輸，建設周期短：只要將太陽能電池支撐并面向太陽即可發(fā)電，宜于制成小功率移動電源； （ 3）維護簡單，使用方便：如遇風雨天，只需檢查太陽電池表面是否被站污、接線是否可靠、蓄電池電壓是否正常即可； （ 4）清潔、安全、無噪聲：光伏發(fā)電本身不向外界排放廢物，沒有機械噪聲，是一種理想的能源； （ 5）可靠性高，壽命長，并且應用范圍廣：晶體硅太陽能電池的壽命可以長達 20~35 年，在光伏系統(tǒng)中，只要設計合理、選型適當，蓄電池的壽命可以達到 10 多年。太陽能幾乎無處不在，太陽能電池在中國大部分范圍內都能作 為獨立的電源。 選題的目的和意義 野外或斷電時的供電問題，會對某些工作產(chǎn)生不利影響，多功能供電車可集成多種發(fā)電功能，包括太陽能光伏發(fā)電、內燃機發(fā)電，可以解決某些偏遠地區(qū)或野外對電力的需求，以及停電時對電力的緊急需求問題，亦可以在平時將太陽能轉變?yōu)殡娔埽鎯υ诖笮托铍姵刂?，供需要時使用 。 供電車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 中國 供電車 車企業(yè)從 20 世紀 70 年代起步，至今已有 30 多年的歷史。到目前為止，生產(chǎn)企業(yè)已由當時的 5 家發(fā)展到 100 余家。行業(yè)幾個骨干企業(yè)通過近幾年的技術改造，其生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，都形成了各 具特色的產(chǎn)品系列，企業(yè)的各項主要經(jīng)濟指標逐步上升 ， 經(jīng)濟效益也逐年提高 ，但還不 能滿 4 足國內市場的需要。根據(jù)協(xié)會對會員單位初步統(tǒng)計 ， 20xx 年中國 供電車 的產(chǎn)量為 942 臺，出口 67 臺 。 20xx 年為 1042 臺，出口 84 臺。雖然這些年國內 供電車產(chǎn)業(yè) 發(fā)展很快，但企業(yè)發(fā)展很不平衡，企業(yè)之間出現(xiàn)了較大的差距。 國內 供電車設計制造 發(fā)展現(xiàn)狀主要表現(xiàn)在 ： 發(fā)電功率的不斷增加。 在北京，發(fā)電量為 1000W 的供電車已經(jīng)投入市場。但國內所生產(chǎn)的的供電車基本上發(fā)電方式單一，僅僅以柴油發(fā)電機或汽油發(fā)電機發(fā)電。 國外 供電車產(chǎn)業(yè) 發(fā)展迅速，技術水平 不斷提高。工業(yè)發(fā)達國家一般都有專門的跨國公司和集團主營和兼營，如美國 GROVE（ 格魯夫 ） 公司和 GENIE（ 吉尼 ） 公司 ， 英國 COLES 公司 和 SIMON（ 西蒙 ） 公司 ， 意大利 RICO（利高） 公司， 芬蘭 BRONTO（ 波浪濤）公司、日本的多田野和愛知株式會社 等。 有些企業(yè)注重環(huán)保，生產(chǎn)的供電車以天然氣為燃料發(fā)電，或者利用太陽能、風能等渠道發(fā)電。隨著太陽能 、 風能 發(fā)電技術的成熟，必將出現(xiàn)多功能供電車。 中國電力短缺問題依然嚴重，使得供電車的設計制造被多家專用車廠家提上日程。隨著自卸車、消防車等其它專用車的市場飽和，人們 必將把目光投向供電車這個新型專用車的設計與制造。 太陽能光伏發(fā)電的廣闊前景 太陽能光伏發(fā)電自 20世紀 80年代以來持續(xù)高速發(fā)展，每年以 30%―40%的速度遞增。光伏發(fā)電技術的應用在當今世界，特別是在非洲、南美、澳洲及亞洲等各國，普遍受到重視。盡管利用太陽能光伏發(fā)電具有許多優(yōu)點，但是其發(fā)電的價格比常規(guī)電力價格高出許多，在電力市場上無法與常規(guī)能源進行競爭。 20 世紀 90 年代以前，太陽能光伏發(fā)電主要應用在邊遠的農村、無電地區(qū)以及遠距離通訊、光伏水泵等產(chǎn)業(yè)領域。為了鼓勵太陽能的開發(fā)和 利用，各國政府分別積極制定各種優(yōu)惠政策來推動太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展。其中，以美日德等西方發(fā)達國家為主。從世界范圍來講，光伏發(fā)電己經(jīng)完成了初期開發(fā)和規(guī)模應用發(fā)展，其應用范圍幾乎遍及所有的用電領域，并且光伏 5 集中發(fā)電、光伏建筑等發(fā)展迅速，已逐漸成為市場主力。 我國的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)起步較晚，但是發(fā)展速度很快 [4] 。我國的光伏電池技術是從 60 年代發(fā)展空間用太陽能電池開發(fā)起步的，地面用光伏電池的生產(chǎn)是從 70 年代初開始，主要的低成本技術以及生 產(chǎn)能力則在 80 年代中期建立起來。 80 年代中期，我國光伏產(chǎn)業(yè)初步形成。經(jīng)過十年的努力，我國光伏發(fā)電技術有了很大的發(fā)展，光伏電池轉換效率不斷提高。至 90 年代初中期，我國光伏產(chǎn)業(yè)已處于穩(wěn)定發(fā)展時期，生產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。“九五”期間，國家科委開始將太陽能屋頂系統(tǒng)列入國家科技攻關計劃，企業(yè)界率先在深圳和北京分別建成了 17 千瓦 和 7 千瓦 的光伏發(fā)電屋頂系統(tǒng)。 1999 年，我國光伏電池的主要產(chǎn)品是單晶硅電池和非晶硅電池，多晶硅電池只限于實驗室和中試產(chǎn)品，但在 20xx 年之后，多晶硅產(chǎn)品逐步走出實驗室，開始形成規(guī)模生產(chǎn)，與發(fā)達國家 相比，技術差距不斷減小。為了推動光伏技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展，20xx 年 10 月，國家發(fā)展改革委員會、科技部制定出未來五年太陽能資源開發(fā)計劃，發(fā)改委“光明工程”將籌資 100 億用于推進太陽能光伏發(fā)電技術的應用，計劃到 20xx 年全國光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機容量達到 300 兆瓦。至 20xx年底，我國光伏產(chǎn)業(yè)總的生產(chǎn)能力達到 38 兆瓦，太陽能電池組件的實際生產(chǎn)量達到 13 兆瓦。在市場方面，截至 20xx 年底我國光伏系統(tǒng)累計裝機容量達到 45 兆瓦。 20xx 年，我國在深圳建成了亞洲最大并網(wǎng)太陽能光伏電站，電站總容量達 1兆瓦，年發(fā)電能力約為 100 萬千瓦時； 20xx 年北京奧運會，國家計劃將太陽能光伏發(fā)電融入奧運建筑中，各奧運建筑將大范圍采用太陽能等綠色能源利用技術，綠色能源的應用正是綠色奧運的具體體現(xiàn)； 20xx 年 2月 28 日第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過的《中華人民共和國可再生能源法》自 20xx 年 1 月 1 日 起正式施行，國家鼓勵可再生能源利用。我國光伏產(chǎn)業(yè)在滿足國內市場需要和提高邊遠無電地區(qū)人民的生活水平及特殊工業(yè)應用中發(fā)揮了重要作用。 6 本文主要研究的內容 本設計的目標是設計一種 多功能供電車 ，其性能參數(shù)與所選底盤車接近。 設計 過程安 排如下 ： （ 1）二類底盤的選擇； （ 2）太陽能光伏發(fā)電； （ 3）太陽能電池舉升機構的選擇與設計計算； （ 4）柴油機發(fā)電機組的選擇； （ 5）車廂中的各類裝置的布置。 第 2 章 二類底盤的選擇 總體主要參數(shù)的確定 供電車 車都是在二類底盤的基礎上進行改裝而成，主要尺寸參數(shù)原則上應于原車底盤尺寸相同，保證性能參數(shù)與原車基本保持不變。只有整車的高度由于舉升機構高于車頭的頂部，所以整車的高度會有所增加 [5] 。 整車整備質量是指專用汽車帶有全部工作裝置及底盤所有的附屬設備，加滿油和水，但未載人和載貨時整車質量。參考同類 供電 車的整車整備質量m0，在此基礎上在增加工作裝置的質量，便可估算 供電 車的整車整備質量m0。 供電 車的整車整備質量約為： 5000150035000 ???m kg 7 所謂總質量是指專用汽車整備齊全，滿載（規(guī)定值）貨物及乘員時的質量。 總質量計算公式為： 5 2 6 04655 0 0 00 ?????? pa mmm kg 式中 mp—— 乘員質量（ kg），按每人 65 kg 計。 底盤的選 擇 根據(jù)我國目前生產(chǎn)的各類型專用車輛的基本模式，大多是為了滿足國民經(jīng)濟某一服務領域的特定使用要求，主要是在已定型的基本車型底盤的基礎上，進行車身及工作裝置的設計，與此同時對底盤各總成的結構與性能進行局部的更改設計與合理匹配，以達到滿足使用需求的較為理想的整車性能。 因此，專用汽車性能的好壞直接取決于專用汽車底盤的好壞，通常專用車輛所采用的基本底盤按結構分可分為二、三、四類底盤。二類底盤是在整車基礎上去掉貨廂，三類底盤是從整車上去掉駕駛室與貨廂，四類底盤是在三類底盤的上去掉車架總成剩下的散件。 汽車底盤的選擇 主要是根據(jù)專用汽車的類型、用途、裝載質量、使用條件、專用汽車的性能指標、專用設備或裝置的外形、尺寸、動力匹配等決定，目前，幾乎 80%以上的專用車輛采用二類底盤進行改裝設計。采用二類汽車底盤進行改裝設計工作重點是整車總體布置和工作裝置設計。 在汽車底盤選型方面，一般應滿足下述要求 ： （ 1） 適用性 對于專用改裝車底盤應適用于專用汽車特殊功能的要求，并以此為主要目標進 行 改裝造型設計。 （ 2） 可靠性 所選用汽車底盤要求工作可靠，出現(xiàn)故障的幾率少，零部件要有足夠的強度和壽命。且同一車型各總成零部件的壽命應趨于平衡 。 （ 3） 先進性 8 應使用整車在動力性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性及通過性等基本性能指標和功能方面達到同類車型的先進水平的汽車底盤。而且在專用性能上要滿足國家或行業(yè)標準的要求。 （ 4） 方便性 所選用的底盤要求便于安裝、檢查保養(yǎng)和維修，處理好結構緊湊與裝配調試空間合理的矛盾。 在選用底盤時，除了上述因素外，還有以下兩個和重要的方面，一是汽車底盤價格，它是專用汽車購置成本中很大的部分，一定要考慮到用戶可以接受。這也涉及到專用汽車產(chǎn)品能否很快的占有市場，企業(yè)能否增加效益問題。二是汽車底盤供貨要有來源，所選用的底 盤在市場上必須具有一定的保有量。 考慮到要求供電車能在高原等野外惡劣的環(huán)境正常工作，所以選擇軍用底盤比較合適。 東風、解放以及紅巖等品牌中，東風公司的 軍用底盤市場中占有率較大，評價較高。 東風汽車公司 66越野汽車分為長頭駕駛室和平頭駕駛室兩大系列。長頭駕駛室系列主要車型有 EQ2100E(EQ245)、 EQ2100E6D、 EQ2100E6DY等車型。平頭駕駛室系列主要車型有 EQ210 EQ2102G等車型。 EQ2100E車型是東風汽車公司最早的 6 6汽油越野汽車，現(xiàn)已停產(chǎn)，被柴油機 EQ2100E6D車型取代。 EQ2100E6D車型是以 EQ2100E車型為基礎，換裝上康明斯 、外徑 350單片螺旋彈簧離合器，其它系統(tǒng)相應改進設計的新一代長頭駕駛室 ； EQ2102車型是部隊裝備的第二代 ，采用許多新型總成部件，整車雄壯、威武，體現(xiàn)了軍車的特點。主要總成包括康明斯 ，該發(fā)動機具有良好的低溫起動性能，不使用輔助裝置可在零下 12 度以上起動，采用 PTC電熱陶瓷冷起動裝置，可在零下 40度順利起動。該車型裝備有遠距