太陽(yáng)能熱水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-04-03 14:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 40 伊犁 45 塔城 45 注：太陽(yáng)能集熱器單位面積得熱量與所在地經(jīng)緯度、大氣透明系數(shù)、集熱器傾角等因素 有關(guān)，在安放時(shí)應(yīng)選擇合理傾角。 10 機(jī)型 我國(guó)人口眾多，基本上各家各戶都需要安裝太陽(yáng)能熱水器，因此，對(duì)小型太陽(yáng)能熱水器的需求量很大，因此本次的機(jī)型當(dāng)與此相適應(yīng)才較為恰當(dāng)。 雖然定位為小型機(jī)具，但其結(jié)構(gòu)尺寸還要根據(jù)具體的配套太陽(yáng)能熱水器來(lái)定。國(guó)內(nèi)集熱器型號(hào)有很多，考慮到熱水器需要轉(zhuǎn)動(dòng)和升降，要求有較大的驅(qū)動(dòng)力，因此盡量減少熱水器質(zhì)量，優(yōu)先考慮非承壓分離式熱水器，先選 SLL5818— 25 型集熱器。 機(jī)具工作原理 工 作過(guò)程：機(jī)器開始工作時(shí)，機(jī)架上的電機(jī)帶動(dòng)其同軸的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與其相嚙合的底座齒盤帶動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。從而保證整個(gè)集熱器始終正對(duì)陽(yáng)光。同時(shí)，在電機(jī)的輸出軸上連接凸輪，利用頂桿使其與集熱器架連接。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以控制機(jī)架的升降，改變機(jī)架的水平角度，以達(dá)到最大限度利用太陽(yáng)能的目的。 總體配置 經(jīng)過(guò)多次的討論和研究，確定小型太陽(yáng)能的總體結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和動(dòng)力傳送系統(tǒng)及升降裝置。其中動(dòng)力源為電動(dòng)機(jī)，考慮到旋轉(zhuǎn)時(shí)需要控制旋轉(zhuǎn)角度，初步考慮選用步進(jìn)電機(jī)， 以便于更準(zhǔn)確的控制旋轉(zhuǎn)角度，使其向陽(yáng)面面 積保持最大。升降系統(tǒng)初步考慮用凸輪機(jī)構(gòu)完成，以便于盡可能的簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，降低成本。其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示 11 圖 21 太陽(yáng)能熱水器結(jié)構(gòu)示意圖 7齒輪 基本設(shè)計(jì)參 配套集熱器 SLL5818— 25 集熱器的外形如圖 22 所示： 12 圖 22 SLL5818— 25 型集熱器 具體參數(shù)見下表： 表 22 規(guī)格型號(hào)表 產(chǎn)品型號(hào) SLL5818— 25曬樂(lè)系列 SLL5818— 25 速樂(lè)系列 集熱器件 58mm 1800mm“曬樂(lè)”真空管 58mm 1800mm“曬樂(lè)”真空管 真空管數(shù)量及間距 25 支 75mm 25 支 75mm 集熱面積 輪廓面積 4m2 輪廓面積 4m2 內(nèi)膽材料 SUS304 不銹鋼 SUS304 不銹鋼 外殼材料 鍍鋁鋅板不銹鋼 鍍鋁鋅板不銹鋼 保溫材料 45mm 厚聚氨 酯發(fā)泡 45mm 厚聚氨酯發(fā)泡 密封材料 硅橡膠密封 硅橡膠密封 外形尺寸 140mm1924mm2021mm 140mm1924mm2 00mm 安裝螺釘 2518M8? 2518M8? 重 量 90kg 90kg 與其配套使用的三角架如圖 23 13 圖 23 三角架 三角架主要用于固定集熱器并與底座裝置、升降裝置連接。 （ 1） 該支架適用于 SLL5818 系列集熱器。 （ 2）適用于集熱器一層放置，傾角 30 度。 （ 3）采用 4國(guó)標(biāo)角鋼或 4熱鍍鋅角鋼現(xiàn)場(chǎng)焊接制成 。 傳動(dòng)裝置整體結(jié)構(gòu) （ 1） 傳動(dòng)裝置的組成 傳動(dòng)裝置由電機(jī)、齒輪、凸輪等組成。 （ 2）傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 與齒輪嚙合的齒盤上齒呈弧線分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求齒輪有較大的剛度。 確定傳動(dòng)方案 考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速低，傳動(dòng)功率大，其傳動(dòng)方案如下圖 24： 14 圖 24 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)圖 電動(dòng)機(jī)的選擇 選擇步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)： ?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。 電動(dòng)機(jī)的 外形如下圖 25： 圖 25 電機(jī) 表 23 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 步距角 相數(shù) 最大靜轉(zhuǎn)矩 定 15 位轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 176。 4 1, 425 注：其中，電壓 :12VDC 電流 : 電阻 :21Ω 引線規(guī)格 :UL1007 AWG26 。用微機(jī)控制系統(tǒng)代替脈沖發(fā)生器和脈沖分配器 ,可以根據(jù)系統(tǒng)需要通過(guò)軟件編程的方法任 意設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度、換向、轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)控制程序，這樣可簡(jiǎn)化控制電路 ,降低生產(chǎn)成本 ,提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和靈活性 。 圖 26 為單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)接口原理圖。 (軟件法形成脈沖序列的程序流程、主程序流程圖、定時(shí)器中斷服務(wù)程序流程圖及其相關(guān)程序 ,時(shí)間的設(shè)定見附錄。 ) 圖 26 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)接口電路原理圖 根據(jù)電機(jī)軸徑的大小及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，選取聯(lián)軸器，選擇 GY 型凸緣聯(lián)軸器，型號(hào)： GY2,工稱轉(zhuǎn)矩 /（ ） 63，許用轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 10000， 16 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 /（ 2mkg? )，質(zhì)量 /，符合要求。聯(lián)軸器的外形如下圖 27： 圖 27 凸緣聯(lián)軸器 3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 齒輪及齒盤的設(shè)計(jì) 齒輪的材料及定義 （ 1） 選用直齒圓柱齒輪 （ 2）材料選擇，選擇小齒輪材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，牌號(hào)：（ GB/T 6991999 20Mn）硬度為 197HBW （ 3） 選齒輪齒數(shù) 42=z1 ，齒盤齒數(shù) 42z2= 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由計(jì)算公式計(jì)算 3 2HE11 )][σz（u 1+ ≥td 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試 選載荷系數(shù) ? 計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 17 mmN10=n 910=T ?51 51 選取齒寬系數(shù) 1=φd 查得材料的彈性影響系數(shù) =ZE 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 a1 600MPσ Hmin ? ，齒盤的接觸疲勞強(qiáng)度極限 a2 550MPσ Hmin = 1） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 782811104 . 6 5 6= 102 . 0 9 5 2=N102 . 0 9 5 2=15）3008（214 8 . 560=JLh60n=N 2） 取接觸疲勞壽命系數(shù) = , = 3） 計(jì)算接觸疲勞用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1 5 2 2 . 5M P a=550MP аlim1σKHN=[ σ H]5 4 0 M Pa=600MP а=slim1σKHN=[ σ H]0→σ x220→σ x11 4）試計(jì)算齒輪分度圓直徑 1d ，代入 [σH] 中較小的值 105=)σz（u 1+≥td 3 2HE111 5）計(jì)算圓周速度 V 66m /s=m/s100 060 48. 5π 105=100 060 nπ d=V 11 6）計(jì)算齒寬 b 1051051tdΦ db 1 === 7）計(jì)算載荷系數(shù) 由 V=， 7 級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) ? ，直齒輪 KHa=Kfa=1
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