新型电动车（通用8篇）
新型电动车 篇1
摘要：设计一种新型电动车, 在电动车的车轮上, 安装上切割磁感线的装置。或者把前后车轮设计成切割磁感线的形式, 目的是在车轮转动的程中进行发电。然后把发的电回收起来, 回送给电动车的蓄电池, 再次用于电动车的电力能源, 这样电动车就可以更长时间行驶, 减少充电次数。举一反三, 也可以发明新型电动汽车, 把四个轮子都设计成切割磁感线的形式。以此类推, 也可以把飞机的螺旋桨设计成切割磁感线的形式, 这样飞机也可以不用燃料驱动。发电厂也都可以利用惯性原理, 将发电的涡轮机设计成电力发电, 也就是说, 用少量的电能驱动涡轮机转动, 利用惯性原理, 让涡轮机飞速旋转, 发更多的电能。
关键词：新型电动车,新型汽车,新型飞机,惯性原理发电
金乌长飞, 月兔走。地球人类文明发展到今天, 已经有几千年了!以前奴隶社会、封建社会的农耕时代, 生产力低下, 发展所需要的能源对生态环境的破坏程度很小。地球的生态环境在几千年里保持着青山绿水的状态。
1 旧能源发展状况
伴随着工业革命的到来与发展, 人类文明的发展所需要的能源越来越多, 越来越大!水涨船就高, 对所需要能源的开发, 大大破坏了人们赖以生存的家园——地球的良好环境。煤炭与矿石的不合理开发, 弄的地球千疮百孔、满目疮痍。特别是石油的开发与利用更是让人担心, 石油的不慎泄漏, 污染了海洋, 威胁海洋生物的生存。
石油的开发利用对海洋的不利影响大大低于对陆地人类的影响, 到处可以看到废弃的塑料袋, 这样的问题是容易解决的, 只要提高人们的环保意识与行为规范, 不乱扔垃圾就可以了。但是机动车, 所需要的燃料汽油柴油的燃烧对空气的污染是不可避免的。
走在大街上, 看着来来往往川流不息的车流, 再看汽车排除的尾气, 日升日落间, 一天天一年年, 地球上各个国家各个城市的每一辆机动车都在消耗着汽油, 排放着尾气。
真的不敢想象每一天会有多少废气排放到了我们人类与动物所共同呼吸的空气中。自从石油被发现与机动车的发明, 到今天到底有多少废气排放到空气里, 或许已经无法计算了。
但是人们眼睛却能看到, 地球有些地方下酸雨, 是对空气污染而形成的直接后果。人们看不到的是人们的各种疾病, 大多也都是来至对污染的空气的吸入。不纯净空气的吸入都直接间接破坏人体的各个系统, 而导致相关系统出现病变。
2 新能源在未来的推广
很多年以前, 我自己在大街上溜达, 看着来来往往的车流, 看着让人闹心的汽车尾气, 很是感慨。随着人们生活质量的提高, 私家车也越来越多。心里很是为人们的不明智的行为而感到气愤。
因为不论路途远近都开汽车浪费汽油资源, 而不选择其它交通工具, 我觉得人们应该根据路途的远近而选择相适应的交通工具, 路途进就选择自行车, 稍远的就选择电动车。这样既锻炼身体又为国家节省了能源也为自己节约了资金。如果人们什么都用现代交通工具, 那么人们的身体机能也会越来越弱。选择适当的交通工具出行, 也可以减少道路拥堵的状况。
电动车的发明与出现, 大大降低了对石油的消耗, 为地球节省了能源, 减少了空气污染, 但是电动车有个弊端, 就是总充电太麻烦了。如果不用总充电, 电动车就完美了。
有一天, 我突然想起了在初中的物理课上, 老师给我们做的一个小实验, 就是用手摇动切割磁感线的小电机发电, 摇了一会, 小灯泡就自己亮起来, 从而我想到车轮子也是转动的, 为什么不仿照一下, 把电动车的车轮设计成发电的形式, 于是我就突发奇想, 一发不可收拾, 想了下面的各个创意。
就是设计一种新型电动车, 在电动车的车轮上, 安装上切割磁感线的装置。或者把前后车轮设计成切割磁感线的形式, 目的是在车轮转动的过程中进行发电。
然后把发的电回收起来, 回送给电动车的蓄电池, 再次用于电动车的电力能源, 这样电动车就可以更长时间行驶, 或者达到能量守恒, 永远不用充电。若是不使用的时候, 也可以把电动车当发电机来发电。
举一反三, 也可以发明新型电动汽车, 把四个轮子都设计成切割磁感线的形式, 或者装上切割磁感线的装置。在汽车底盘安上支架, 让汽车悬空起来, 通上电, 让四个轮子转动起来发电。
以此类推, 也可以把飞机的螺旋桨设计成切割磁感线的形式, 这样飞机也可以不用燃料驱动。
发电厂也都可以利用惯性原理, 将发电的涡轮机设计成电力发电, 也就是说, 用少量的电能驱动涡轮机转动, 涡轮机转动可以像高速行驶的汽车轮子一样快, 利用惯性原理, 让涡轮机飞速旋转, 发更多的电能。
这样就可以取代火力发电与核能发电, 为地球节省大量能源与避免核污染。
3 总结
真的希望自己的这些创意能够让相关领域的人士看到, 将我的创意, 想像中的电动自行车, 电动汽车, 飞机都研制出来, 从而不在用石油做燃料, 减少多空气的污染, 还给地球一个良好的环境。也希望世界各地的火力发电厂都改变成手动电力发电 (解释一下, 就是用手摇动小发电机产生电能, 再带动大的发电机转动, 以免在没有电的情况下, 大的发电机不能发电, 如果可能的话, 就大小合二为一) , 看着火力发电厂大烟囱里冒出的滚滚浓烟也是很让人头疼的事。至于核电最好都取消, 因为核能发电真的是太危险了, 安全隐患太大。
新型高速动车排污口门的研制 篇2
【关键词】高速动车；排污口门；结构；技术参数；试验
CRH3-380型高速动车排污口门安装在列车车厢下部两侧裙板上，排污口门的功能是保护排污装置，防止被飞石破坏。同时优化车体空气动力学性能，使车体外形保持流线型，减少空气阻力。使用时，打开排污口门，接上排污管和压缩空气排出污物。CRH3-380型高速动车排污口门安全性要求极高，即列车高速行驶中，任何零部件失效都不能导致门板伸出车体之外，更不允许门板脱落飞出，造成安全事故。原先使用的排污口门为外翻铰链式（图1），因列车排污口位置在列车地板面以下，一旦门锁失效，门板即被打开，且伸出车体，与站台发生碰撞，存在严重的安全隐患。
新型排污口门采用的是门板向内开启方式，克服了原外翻铰链式门板安全性差的弊端，是一种结构新颖安全可靠的排污口塞拉门。
1.技术原理
新型排污口门的裙板安装有上下导柱，连接门板的上摆臂可绕上导柱转动或平移，连接门板的下摆臂可绕下导柱转动或平移，关闭时，连接门板的上摆臂与门板处于垂直状态，连接门板的下摆臂与门板处于平行状态，只要锁住门板下部，整个门板即被可靠锁住。开启时，打开门锁，推动门板，连接门板的摆臂绕上下导柱转动，使门板向内摆动，此时连接门板的上摆臂与门板处于平行状态，连接门板的下摆臂与门板处于垂直状态，上摆臂的导向滚子进入导向支架上的导向槽，侧向移动门板，门被打开（图2）。由于门板是向后开启，且门板组件外轮廓尺寸大于裙板门洞尺寸，所以即使出现门锁失效或其他意外故障，门板也不会飞出车体外，只能滑落到车体内部，不会造成安全事故。
2.主要特点
（1）门板摆动采用四连杆机构，结构简单，重量轻，摆动灵活稳定。
（2）门板平移采用上下导柱加导向槽结构，导向槽的作用是防止门板在平移中发生摆动。
（3）上下摆臂内装有IGUS滑动膜（直线滑动轴承），使门板在平移过程中轻便顺畅。
（4）因列车地板面以下处于非密封状态，新型排污口门各运动部件采用免润滑，防止油脂粘上尘土和沙石，阻碍门板的开启。
（5）模块化设计，现场安装调整工作量小，维修更换方便。
3.技术参数
4.主要结构
高速动车裙板上的排污口手动塞拉门主要由上导轨组件、下导轨组件、门板组件和连接件等组成，上导轨组件、下导轨组件及锁挡安装在裙板上，门板组件通过转轴与上下导轨组件上的上摆臂组件和下摆臂组件连接。
4.1上导轨组件
上导轨组件含上导柱、导向支架和上摆臂组件，导柱为不锈钢园管，安装在导向支架上，两端装有缓冲橡胶环（图3），上摆臂组件含上摆臂、浮动轴套、IGUS滑动膜、滚子和盖板，滑动膜装在浮动轴套内，其作用是消除上下导柱安装平行度误差带来的影响，保证门板平移顺畅，上摆臂由不锈钢铸件加工制造，可绕导柱转动或沿导柱轴线移动（图4）。
4.2下导轨组件
下导轨组件含支座、下导柱和下摆臂组件（10），导柱为不锈钢园管，两端通过支座安装在裙板上，下摆臂由铝型材加工制造，内孔两端装有IGUS滑动膜，可绕导柱转动或沿导柱轴线移动。
4.3门板组件
门板组件含门板、锁闭装置、防护罩、胶条和标识等，门板采用6mm铝板模压成型，锁闭装置为曲柄连杆插销式锁，扭簧过死点保护，防止在振动下条件下锁舌脱离锁钩，胶条的作用是减小门板关闭是对裙板的撞击（图6）。
5.计算
康尼公司利用ANSYS有限元分析软件对门板强度进行了计算。工况条件是模拟列车在高速行驶下车体两侧所承受的风压6000Pa，载荷性质为门板外表面垂直均布载荷，门板中部最大变形为0.206mm，门板最大应力水平为21.3MPa，门板材料为铝合金，屈服强度110Mpa，安全系数为S=110/21.3=5.16，根据国际铁路联盟规程《客车车体及其构件的载荷》UIC566-90-3，3.2.1节安全系数5.16>1.1，即能够满足强度要求。
6.试验
2010年10月，康尼公司对CRH3-380项目排污口门进行振动和冲击试验。振动试验是在3个互相垂直方向上进行，按照IEC61373-1999规定的试验等级和频率范围和试验参数，每个方向分别试验5h，总共进行15h的试验，在每个方向试验后，门系统进行5次开关门循环，检查门系统的机械结构的完好性；冲击试验也是按IEC61373-1999规定的试验条件，对门系统施加18次冲击（3个正交平面上正向和反向各3次），每次持续时间为30ms，试验结束后，检查门系统的机械结构的完好性。试验结果显示：外观和机械结构没有发生变化，各零部件功能完好，符合试验大纲规定的各项要求。
7.结束语
新型电动车 篇3
这款电动车是由国外研发团队研发的新型太阳能家用电动车,完全由太阳能驱动。最高时速可以达到126 千米/ 小时,在蓄电池满电并加上太阳能电池的情况下,最大续航里程可以达到1000km。外延式车顶上布满了太阳能电池板,它由381 块单晶硅电池组合而成,总表面积达到5.84 平方米,额定输出功率可达1.4kw。此外车身上还搭载有一组重60kg、容量为15.2kwh的蓄电池。这款车共有4 个座位,环保,真正零排放。
新型油电动力系统设计浅析 篇4
人们认为未来交通必将属于电动汽车, 但目前电池技术还不能满足应用, 电池能量密度比汽油差上百倍, 远未达到所要求数值, 专家估计在电动汽车在10年以内还不会取代燃油发动机型的汽车。在上述背景下混合动力装置 (Hybrid-Electric Vehicel, 缩写HEV) 应运而生。
1、新型油电混合动力系统概述:
油电混合动力装置将电动机与辅助动力单元组合在一起提供驱动力, 辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。其实就是将传统发动机做得尽量小, 让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置在具备持续工作时间长, 动力性好的优点同时, 又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处, 二者“统筹兼顾”, 取长补短, 最终达到鱼和熊掌兼得的效果, 使得动力机械可提高10%以上的热效率, 更可改善30%以上废气排放。
工程机械中, 油电混合动力是指采用燃油和电能混合提供动力, 系统主要部分为发电机、柴油发动机、储能装置、驱动电机、能量管理控制系统和电传动系统等。储能装置在油电型混合动力系统中起重要作用, 能使柴油发动机保持在高效率区工作, 因为外部负载大小改变, 使得储能装置的充放电补充能量能满足不同负载功率变化需要, 可减小发动机装机功率;发动机与负载之间采用的是电气的连接方式, 可以减小负载波动带来的影响, 储能装置充放电有利于柴油机的转速趋向于稳定;储存电能的辅助作用, 可降低转速, 甚至于可以达到柴油机间歇性不工作的目的。
2、油电混合动力系统分类:
随着柴油发动机、发电机、储能装置、电动机、液压系统或负载的组合方式的不同, 混合驱动系统可以分为:串联式 (SHEV) 和并联式 (PHEV和混联式三种[3]。
2.1、串联式动力系统
串联式动力由发电机、发动机和电动机三部分动力总成组成, 它们之间用串联的方式组成SHEV的动力单元系统。负荷小时由电池驱动电动机带动车轮转动, 负荷大时则由发动机带动发电机发电驱动电动机。
2.2、并联式动力系统
发动机动力系统经过了分配后其中一部分应用于直接驱动负载元件或液压系统;而另一部分应用于发电机的发电, 电动机能驱动负载元件使其工作, 并且发动机多余动力可分给发电机使其发电, 并储存在储能的装置中, 电传动的部分还可回收制动能量, 储能装置还可应急负载需求功率
较大场合;控制器除了控制与串联式相同的部分外, 还要注重动力的分配和能量的管理。
2.3、混联式动力系统
混联式的油电混合动力的系统是由串联和并联的结合, 其中柴油发动机能通过动力分配, 单独与发电机连接时, 电传动系统能驱动液压系统或负载为串联, 通过动力系统分配动力, 一部分直接驱动液压系统或负载, 另一部分带动电传动系统工作为并联式称此系统混联式系统, 能根据不同动力分配, 用来实现了串联和并联的不同连接模式, 控制器需要对不同的模式的工作系统进行能量管理和控制的工作。
3、新型油电动力系统具体应用
当前油电混合的动力系统已广泛应用于包括汽车行业的诸多领域如DFH (5) -G1型油电混合动力内燃机车、串联式油电混合动力四轮驱动越野车、油电混合动力驱动轮式装载机等等方面。混合动力汽车的燃油经济性能高, 而且行驶性能优越, 混合动力汽车的发动机要使用燃油, 而且在起步、加速时, 由于有电动马达的辅助, 所以可以降低油耗, 简单地说, 就是与同样大小的汽车相比, 燃油费用更低。
4、基于油电混合动力的一种球形动力系统设计
这是一种种球形的液电混合动力系统别名“Kugelmotor”, 它与传统的奥托四冲程引擎不同, 球形引擎里内含两个活塞。两个活塞的两侧各为一个气缸, 交替进行四个冲程的循环。在这过程中两个活塞来回运动, 而活塞上的两个钛球会沿着引擎内部预设的轨迹滚动, 迫使引擎内部旋转, 而引擎内球形旋转体外壳上的永磁体围绕线圈旋转, 即可利用法拉第电磁感应现象产生电能。目前1.18升容积的引擎原型能够以每分钟3000转输出74瓩的功率, 扭矩达到290牛顿米。据估计如果再进一步对引擎进行优化的话, 引擎的效率还能再往上提升40%!除了效率胜过传统内燃引擎, 这种球形引擎的结构也更为简单易于维护:它一共只有62个部件, 相比于传统引擎减少了接近240个部件。
摘要：随着世界经济的发展, 社会对自然资源的需求量急剧增长, 化石燃料消耗空前, 能源危机日益严重, 在新的能源仍未面世之前, 如何降低能耗提高能源利用率, 成为众多国家亟待解决的问题。近年来, 国内外机械制造商在动力系统领域开展了多方面的研究, 在传统动力系统的基础之上提出了油电混合动力系统概念, 本文主要概括油电混合动力系统发展现状、具体的应用情况以及目前新型的球形油电动力系统的设计研究, 并对新型系统的多向发展进行实例探讨分析和技术展望。由于油电混合动力具有功率密度大、易实现正反转、可靠性高等优点, 相信在不久的将来越来越多的人们将会得益于此。
关键词：能源利用率,油电混合动力,球形油电动力系统
参考文献
[1]吴仲华.能的梯级利用与燃气轮机总能系统[M].北京:机械出版社, 1988.
[2]刘良臣.混合动力工程机械的现状及展望[J].工程机械与维修, 2010.
新型无扭矩井下电动钻具设计 篇5
圆轴扭转时的变形标志是两个横截面间绕轴的相对转角, 这也就是扭转角。计算公式如下:
其中:φ-圆轴两个横截面间绕成的相对转角;T-两截面之间扭矩;l-两个截面之间的距离;IP-截面极惯性矩, 且对于圆轴有:
由公式 (1) 可以看出, 当T、G、IP一定时, 圆轴两个横截面间绕成的相对转角与圆轴的长度成正比。因此, 传统的转盘钻井过程中, 由于钻柱的长度很长, 井口和井底产生的扭矩给钻柱造成很大的扭转变形, 且钻杆和井壁间产生旋转摩擦, 这对钻杆的损害非常大, 制作钻杆的成本也非常高。。
2 电动钻具改进思路
综合现有钻具的现状, 电动钻具对井下信息化的实现这一独特的优点无疑是未来钻井技术应保留并加以完善的重点, 显钻电动钻具存在的缺点是必需要解决的问键问题。本设计采用井下电机提供破岩动力, 保留了传统电动钻具中自动化和遥控技术的实现等优点, 并利用双主动轮圆锥齿轮组合作为动力传输介质, 在钻头处把原本竖方向上的扭矩分解为两个水平方向上大小相等、方向相反的扭矩, 两个扭矩在井下相互抵消, 使钻杆不承受扭矩, 并减小了钻柱的振动, 改善了井下电机的工况。
3 双主动轮圆锥齿轮组合
图1是本设计的主要原理图, 如图1所示, 在双主动轮圆锥齿轮组合结构中, 1和3都为主动轮, 2为从动轮, 两个主动轮旋转的轴线方向在水平方向上且两者的旋转方向相反, 从动轮的轴线方向在竖直方向上。例如:从右往左看主动轮3是顺时针旋转, 从右往左看主动轮1逆时针旋转, 则从上往下看从动轮是顺时针旋转。由此, 两个主动轮所承受的扭矩在水平方向上大小相等, 方向相反, 可以相互抵消。
1、3-圆锥齿轮 (主动轮) 2-圆锥齿轮 (从动轮)
4 设计方案
将双主动轮圆锥齿轮组合的动转原理应用到井下电动钻具的设计中可实现对钻头所受反扭矩的抵消。本设计由固定动力短接和旋转破岩短接两个部件构成。图2是本设计的整体结构示意图。
如图2, 整个结构的动力传输原理就如同图1所示的双主动轮圆锥齿轮组合结构, 圆锥齿轮4就相当于图1结构中的圆锥齿轮1, 圆锥齿轮5就相当于图1结构中的圆锥齿轮3, 旋转破岩短接18就相当于图1结构中的圆锥齿轮2, 齿轮4和齿轮5同时和旋转破岩短接上端的轮齿6啮合, 固定动力短接和旋转破岩短接之间通过轴承联接, 其中:轴承11、12、13、14、15都是深沟球轴承, 这五个轴承的作用是保证固定动力短接和旋转破岩短接能够在竖直方向上同轴相对转动。轴承16是推力球轴承, 其作用是用于承受竖直方向上的钻压, 防止钻压对上面五个深沟球轴承的损坏以及防止钻压对齿轮4、齿轮5与轮齿6啮合处造成的损坏。整个结构通过母螺纹8与钻铤联接, 通过母螺纹10与钻头联接。钻进时, M1和M2中通入同向电流, 同时分别驱动齿轮4和齿轮5转动, 则在水平方向上, 齿轮4和齿轮5的旋转方向是相反的。例如:从右往左看, 若齿轮5是顺时针旋转, 则齿轮4必定是逆时针旋转, 由此产生的最终效果是:从上往下看, 旋转破岩短接18是顺时针旋转。由于在此过程中M1和M2各自所承受的扭矩在水平方向上大小相等、方向相反, 两个扭矩即在固定动力短接的金属筒壁上相互抵消。月牙形结构9用于遮挡轴承16, 防止钻井液对其造成的损害, 同时可以使钻井液从固定动力短接的中空顺利过渡流入旋转破岩短接中。
17-固定动力短接18-旋转破岩短接4、5-圆锥齿轮6-旋转破岩短接顶部轮齿7-伞形结构8-母螺纹 (联接钻铤) 9-月牙形结构10-母螺纹 (联接钻头) 11、12、13、14、15-深沟球轴承16-推力球轴承
5 设计优点及应用
本设计的结构能保证在钻井过程中, 钻头的旋转不依赖于钻柱的转动, 消除了钻井过程中钻柱所承受的轴向扭矩, 降低了对钻杆抗扭强度的要求。此外, 由于钻柱不旋转, 钻杆外壁不再与井壁产生旋转摩擦, 且钻柱的振动小, 改善了井下电机的工况, 避免了传统钻具组合中由此给钻杆带来的损坏, 以上两点的实现减少了制作钻杆所需材料上的成本。
参考文献
[1]易先忠, 钟守炎, 水运震, 井下动力钻具的现状与发展[J].石油机械, 1995.
[2]符达良.井下动力钻具的发展及其在推广应用中的问题[J].石油机械, 1999.
[3]刘春全, 徐茂林, 汤平汉, 井下动力钻具的现状及发展[J].钻采工艺, 2008.
新型电动温室管理机的发展趋势 篇6
开发适用于设施蔬菜、温室大棚、林果茶生产的节能环保型管理机是农机化的发展趋势, 也是实现节能环保的一项切实可行的有效途径。我国从20世纪80年代末开始发展多功能微耕机, 90年代中期开始大规模推广应用。到目前为止, 我国推广应用的微耕机有简易型微耕机和标准型微耕机两种类型, 这两类机型配备的都是柴油机或汽油机, 也都可用于温室大棚的耕整地作业。近年来, 我国研制出了温室电动松土机、多功能管理机, 但使用效果较差, 推广应用范围较小。主要存在以下问题: (1) 外形尺寸及重量大, 操作不灵便。特别是从露地直接转移到大棚内的机械, 在设施内转向和转移都很困难, 而且边角地带无法工作, 漏耕严重。 (2) 生产率低, 适应性差。当土壤含水率较高 (超过25%以上) 时, 其碎土性能较差, 能耗增加。 (3) 在作业性能、可靠性、耐久性等方面还存在一些问题。因此, 急需开发先进适用的节能环保温室管理机。
2 发展节能环保电动温室管理机的意义
随着江苏省现代农业发展进程的推进, 各类温室大棚种植面积逐渐扩大, 温室大棚的大规模兴起, 不仅丰富了人们的菜篮子, 而且大大地带动了农村经济发展, 加快了现代农业的发展进程。温室大棚内的旋耕、松土、播种、移栽等作业是一项基础性作业, 迫切需要小型化、多功能化的农机具代替人力来提高生产效率。但目前温室大棚的机械化作业水平还比较低, 大多数作业仍依靠传统的手工劳动, 劳动强度大, 效率低。国内适用的温室大棚管理机基本上都采用汽油机或柴油机作为动力, 这些机具耗能高, 污染大, 作业成本高, 不符合发展节能环保型生态农业的要求。而电动温室管理机采用电动机为动力源, 造价低, 可靠性高, 使用简便, 并且可以避免土壤压实, 对温室环境的污染小, 在完成单位作业面积的情况下, 所消耗的能源约为汽油机和柴油机的1/5～1/3, 具有显著的生态、社会和经济效益。
据有关资料表明, 温室大棚内土壤一般耕作层厚度为5～20 cm, 蔬菜根系的80%～90%分布其中, 土壤粘性较大。传统的土壤耕作机在粘性较大的土壤中碎土能力降低, 土壤阻力增大, 功耗增加, 而且在温室大棚内采用柴油机和汽油机作为动力, 会对温室的环境造成极大的污染。因此, 要加大对温室大棚的土壤耕作机具的研究, 对现有工作部件进行改进, 进一步减小机具尺寸, 提高机器作业的经济性和机动性, 尽可能地减少机器作业时对环境的污染。开发节能环保电动温室管理机对于发展经济、高效、绿色、生态和环保的现代化农业设施, 改善农民的生产条件, 增加农民的收入, 具有重要的现实意义。
3 新型电动温室管理机的发展趋势
3.1 向价格低、污染少方向发展
针对目前温室大棚空间狭小、温度高、空气不易流通等现状, 新型温室管理机的制造应本着成本低、售价低、适于当前农村购买力的原则, 采用蓄电池作电源, 降低使用成本, 减少废气排放量, 避免噪声和废气对工作人员和植物的危害, 减少环境污染, 提高温室大棚的机械化水平。
3.2 向绿色、环保、生态方向发展
根据国家对发展绿色、环保、生态农业的要求, 传统动力的管理机有逐渐被以电能作为动力源的管理机取代的趋势, 环保、安全、节能、可靠的电动温室管理机具有良好的生态效益, 将会更多地被投放市场。
3.3 向多功能化发展
在完善现有功能的基础上温室管理机将会不断配套新机具, 增加新功能, 并从农业逐步向茶园果林、城市园林、园艺领域扩展, 实现真正意义上的多功能化。
3.4 向重量轻、体积小及使用方便方向发展
新材料、新技术的应用将使温室管理机体积小, 重量轻, 结构紧凑, 操作调节更加灵活方便, 作业性能、可靠性、耐久性将会日趋完善。
3.5 向农具更换快速化方向发展
为了减轻操作者的劳动强度和节约更换农机具的时间, 管理机与配套机具的挂接采用快速挂接装置, 拆换农具简单、快速。
4 市场前景及效益好
(1) 我国是一个农业大国, 随着农业种植结构的进一步调整, 大田作物种植面积逐步减少, 特别是江苏省的经济类作物种植面积不断增加, 温室大棚发展迅猛, 并逐渐向规模化发展, 因此, 电动温室管理机的需求市场前景广阔。
新型电动车 篇7
农用低压断路器在农业配电系统中主要起到具有保护性质的接通和分断电流的作用,在农村用电设备和电力系统保护中具有极其重要的作用,因此要求具有较高的过载、短路以及漏电等故障保护能力[1]。然而,我国农电网发展滞后于工业电网,电网电压和电流经常出现较大谐波。此外,农用电器的使用不规范使得断路器在分断临界故障电流时经常会发生跌落现象,此时就很容易引起电弧重燃,最终造成分断失败[2,3]。针对农电网存在的较大问题,近年来,国外面向我国市场纷纷推出了新型农用低压断路器产品,如ABB公司与施耐德公司推出的Tmax和NS型MCCB,其触头应用了一种旋转双断点结构,该结构模块化能力强,在电流接洽处的联接可靠,并且具有很强的分断力,非常适用于我国变配电系统薄弱的农业电力系统[4]。为了解决国内农用低压断路器的落后局面,国内针对新型低压MCCB的研发竞相成为研究的热点。张波等人应用虚拟样机技术商业软件ADAMS创建了农用旋转式双断点MCCB操作机构的动力学模型,并进行了动态仿真[5]。孙海等人在三维积分方程法的基础上,分析触头臂上的电流及非线性灭弧栅片对电动斥力的影响[6]。但在国内的设计过程中往往缺少触头系统的电动斥力分析环节,而这一环节对于真正拥有自主知识产权的新型农用旋转式双断点MCCB非常重要。因此,本文在通过计算机建立并处理模型的基础上,以江苏凯帆电器有限公司研发的新一代农用KFM3旋转双断点MCCB为例,对农用旋转双断点MCCB电动斥力的大小进行了精确的计算。
1 计算方法与步骤
对于旋转双断点MCCB,当触头导电时,电流线在导电接洽处附近发生收缩反应,使得触头之间产生电动排斥力,这里称为Holm力[7] 。该力是电流在其本身产生的磁场作用下形成,对MCCB的电动稳定具有颇深的影响。触头上受到的电动斥力的大小主要由触头上的电流密度和磁场大小所决定[8]。电动斥力主要由触头间的电动斥力和回路电动斥力组成[9]。因此,从形成电动斥力的原因出发,采用ANSYS有限元分析计算软件对Holm力进行分析计算,其流程如图1所示。
首先,建立触头三维尺寸模型,并仿真触头的电流密度分布,对接触导电处进行网格拆分;其次,在此模型基础上将电流的分布线加载于整个模型区域进行二次拆分,得出三维分布磁场;最后,利用电流、磁场以及Holm力之间的关系,将垂直于导电接洽处表面方向上的分力计算出来,即得到Holm力。
2 模型的建立与处理
KFM3触头灭弧系统的有限元建模如图2所示。
对于旋转双断点MCCB计算模型的建立,首先将KFM3实体模型导入至ANSYS中,可以得到如图2(a)所示的模型。由于实体模型包含大量与电动斥力计算无关和不利于有限元网格剖分的细节,所以必须经过适当的加工处理,以便减少计算量,提高效率和计算结果的精度。现将图2 (a)中的模型进行结构参数筛选处理后得到在ANSYS中的计算模型,由于模型的对称性,所以只需取其1/4进行计算,如图2(b)所示。将计算模型合理拆分有限元网格,得到应用于ANSYS磁场分析的有限元模型,如图2(c)所示。模型的整体拆分细腻、均匀,可以用于电弧的精确分析计算。
3 电流传导过程的静态分析
在MCCB的灭弧室中,由于载流体为非均匀对称设计,导致道题横截面在通电时不能保证均匀对称的电流分布,因此需要进行电流传导过程的静态仿真与分析。采用ANSYS有限元分析工具,对灭弧室载流导体进行三维电流密度分布仿真,可以获得在不同电流下的载流导体的电流密度分布情况。KFM3型断路器的额定电流Ie为630 A。8Ie,10Ie和12Ie是电网中常见的3种电流模式。因此,图3 (a),(b),(c)分别表示电流为8Ie,10Ie,12Ie时载流体的电流密度分布情况。
图3中,电流为8Ie时的峰值为7 128 A,电流为10Ie时的峰值为8 909 A,电流为12Ie时的峰值为10 691A。电流密度J的分布情况通过式rot (rot T/σ)=0来求得。其中,J=rot T。式中: T为矢量电位;σ为导体的电导率。电流大小的范围受导体以及电弧的限制,因此采用边界条件T∫ds=I来描述矢量电位T。其中,通过电弧以及导体的总电流为I。在电流密度分析的基础上,便可以进一步分析和计算磁场的分布情况。
4 灭弧系统磁场计算
在ANSYS中,电磁场分析模块采用有限元方法来求解电磁场中的各种物理量。建立有限元模型的过程中,动静触的所在位置与导电板的位置对称,因此磁场与电流也是对称的。这里仅需采用1/4分析模型,建立网格自由拆分。通过关系式rot (B/μ)=J,可建立磁感强度B与电流密度J之间的关系。其中,μ为磁导率,而矢量磁位A与磁感强度B之间的关系为B=rot A。空气是模型建立过程中必须考虑的因素,由于其充斥于模型周围,因此分析时需要留足空去区域用于施加Dirichlet边界条件,即A (x, y, z)| Γ= 0。将采用ANSYS有限元分析工具计算得到的电流密度分布加载于模型,并且通过有限元计算与分析,在灭弧系统中建立其空间磁场分布,如图4所示。
图4 (a),(b),(c)分别是对应电流为8Ie,10Ie和12Ie的峰值时3种不同电流下的灭弧系统磁场分布情况。为了便于观察,未显示空气中的磁场。磁场分析采用基于节点的磁矢势法,读入电流密度,在对称面和周围空气界面上施加通量线垂直或平行条件后进行计算。
5 计算电动斥力
电动斥力的计算主要包括两部分,即导电杆所受的由于回路产生的电动斥力,以及存在于动静触头间由于电流收缩产生的Holm力。
计算得到灭弧系统的磁通分布后,就可以利用下面的式(1)计算动导电杆所受回路电动斥力。
Fchi=∫Js×Bdv (1)
式中 Js—电流密度B为磁感应强度;
V—体积;
Fchi—电动斥力。
电动斥力由回路电动斥力和Holm力组成,回路电动斥力通过式(1)进行计算。
在宏观来看,MCCB的动触头和静触头之间是一个接触面,而事实上动触头和静触头之间在微观上并不是理想面接触,而是以许多联接点的形式存在的。此联接点处的电流容易出现集中收缩,产生较大的斥力,它也可以看作是总Holm力的一部分,该斥力 FH的计算公式为
式中 μ0—真空磁导率;
A—动触头与静触头间的接触面积;
FH—点接触所产生的斥力,采用仪器可测得FH = 63.01 mm2;
ξ—触头间的接触系数,工况下其值为 0.3～0.6之间,取ξ=0.45;
H—布氏硬度(与触头材料有关),这里取H =900;
FK—触头预压力,其值的选取是一个反复迭代的过程。
6 计算结果与分析
在不同电流下,利用式(1)计算动导电杆所受电动斥力矩和归算到动触头中心的电动斥力,计算结果为旋转双断点MCCB每一侧的动触头所受的力,如表1所示。
当电流分别为8 Ie,10 Ie和12 Ie时的峰值,而触头预压力FK分别取60,65,70 N时,利用式(2)可以算得旋转双断点MCCB每一侧的动触头所受的Holm力FH的值,计算结果如表2所示。
为了方便查阅分析数据,计算了更多电流情况下所对应的回路电动斥力FK=65 N 时的Holm力以及总的电动斥力,所得数据如表3所示。
按设计要求,KFM3型断路器在额定电流Ie=630A时,最小脱扣电流范围为8Ie～12Ie。为了避免动触头被斥开而脱扣器不动作的情况,必须保证在最小脱扣电流范围内动触头不被斥开,亦即电流为12Ie时电动斥力小于触头预压力。由表3可见,12Ie时电流峰值为12×630×1.414=10 690A,此时动导电杆所受电动斥力矩为0.684 115 N·m,测得由转轴到动触头中心的力臂为0.033m, 归算到动触头中心的电动斥力为0.684 115/0.033=20.73N,动触头预压力为60N时的Holm力最大值为38.55N。
所以,在短路电流为12Ie时,电流峰值10 690A下,旋转双断点MCCB每一侧动导电杆所受总的电动斥力最大为20.73+38.55=59.28N。考虑到工程实际中的误差,必须加上一定的裕量,则该型断路器在额定电流Ie=630A时,动触头的设计预压力取到70N较为合适。
7 结语
基于电流-磁场-电动斥力之间的关系,应用三维有限元分析,建立新型农用旋转双断点MCCB模型,对灭弧室载流导体进行静态电流传导分析,对灭弧系统的磁场分布进行计算,然后对电杆所受的回路电动斥力和动静触头间因电流收缩而产生的Holm力进行了计算,得到了旋转双断点MCCB每一侧动导电杆所受总的电动斥力最大为59.28N,进而估算出动触头的设计预压力。该计算方法与所得结果为新型农用MCCB的触头灭弧系统设计提供了指导和依据。
摘要：电动斥力的优化分析是国内农用断路器设计的一大缺陷。为此,基于电流-磁场-电动斥力之间的方程,并考虑铁磁物质的影响,利用三维有限元软件ANSYS,分析了新型农用旋转双断点塑壳断路器(MCCB)触头部分磁场的分布;并统一计算分析了动导电杆所受的回路电动斥力和动静触头间因电流收缩而产生的Holm力;在不同电流下,分别计算了多组动导电杆所受电动斥力矩和归算到动触头中心的电动斥力。分析结果得到了新型农用MCCB动触头的设计预压力,并且证明用该种方法计算电动斥力是行之有效的。
关键词：旋转双断点塑壳断路器,电动斥力,有限元,动导电杆,动静触头
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新型电动车 篇8
(市场实际运营车辆总数183台)
根据笔者所在企业的新能源售后服务部的调查数据统计,2012年当中,电动汽车的暖风故障居高不下,主要反映在性能老化、内部短路、暖风继电器损坏等方面,如图1所示。究其原因主要是老型PTCR产品设计方案不合理,造成其使用寿命短、故障率高、不能有效防水防潮、工作一段时间容易因受潮氧化损坏且价格较高。为提高PTCR质量和安全性、延长其使用寿命、改善其工艺性能,需重新开发新型PTCR,以更大的满足使用要求。
1、新型电动汽车暖风系统专用PTCR设计分析
根据分析暖风故障的原因,发现主要有3个方面的原因,一是PTCR表面进水引起内部短路;二是PTCR接触器失效,不工作;三是PTCR温控故障。解决了上述三个问题,则新型PTCR理论上就设计出来。根据不断的实验,最后对上述3个方面的问题作如下改进设计:对于问题一需改善工艺性能,将原金属框架更改为耐高温的PPS塑料件,降低车身塑料与PTC的温度接触。将原先直接固定密封材料胶改为用铝条压紧密封;对于问题二需更改温控开关的安装位置,优化其结构性能,具体设计上就是原PTC温控直接装在PTCR本体上,导致其频繁的启动,从而导致暖风继电器间接的损坏,现改为安装在侧面耐高温、耐绝缘PPS上,改善安装结构,防止其脱落;对于问题三则要提高温控开关质量。
为进行试验对比,制造出一批新型PTCR,如下图2、图3所示。
2、老款及新型电动汽车暖风系统专用PTCR性能分析
传统3500WPTCR的试验参数如表1、表2、表3、表4所示:
可用占空比表示为下图4所示。
实验记录表明在一档时,稳定后平均工作周期是54s,二档时平均工作周期是44s,三档时平均工作周期是43s,四档时平均工作周期是45s。总体而算,一天工作16个小时,也就是说整个暖风系统(包括暖风继电器、温控开关和PTCR本身)平均一天得工作1300次左右,而暖风继电器、温控开关和PTCR自身的寿命均在10万次左右,基本上寿命已到期限,现都已超期服役,有很大的风险存在,存在后期安全隐患。
在同等条件(室内环境温度18℃,室外环境温度13℃)下,对于原3500W的PTCR和新型2000W的PTCR进行对比如下表5、表6所示。
由表中对比分析可知:
(1)现2000W的PTCR所表现出来的车内温度比3500W的PTCR所表现出来的车内温度高,暖风效果更佳,可以更好的达到客户所需要求。由于3500W的PTCR不停的开停,实际的输出功率只有一半左右,明显低于连续工作状态下2000W的PTC。
(2)原3500W的PTCR在正常工作时,启动电流过大,最大可达到18A,甚至20A以上,频繁启动时会对加热器进行寿命衰减,影响其正常工作。
(3)性价比较高,新型PTCR单价230元/套,原来3500W的PTCR价格385元/套,降低成本155元/套。
3、新型电动汽车暖风系统专用PTCR效果验证
对样品PTCR进行装车试验,试验其对整车造成的影响以及可靠性。对市场上出现有PTC故障的车辆进行新款PTCR更换,小批量试装,并对试装新款PTCR的车辆进行跟踪报告。
表7是可靠性耐久试验第一阶段:常温常湿,无风条件下,连续工作100±2h。
根据试制部的试验记录,充分验证了其耐久可靠性试验,试验如下:
(a)常温常湿,无风条件下,连续工作100±2h;
(b)常温常湿,风速5.5M/S (车辆二档6M/s)下,连续工作1000±24h;
(c)通电1min,断电1min为一个循环,持续10000次循环。
表8是可靠性耐久试验第二阶段:风速5.5M/s(车辆二档6M/s)下,连续工作1000±24h,以上数据进一步验证了新型PTCR的可靠性及耐久性。
4、结论
设计的新型PTCR启动电流8A,远低于原3500WPTCR的21A的启动电流,对接触器冲击损伤较小,加热效果明显好于老款3500W的PTCR。由此可见,新型PTCR使产品寿命显著提高,并可有效防水防潮、抗氧化,同时大幅度降低了价格、提高了其安全使用性和性价比,极大的满足了使用要求。
摘要：文章通过对市场上常用PTCR出现的暖风故障进行分析,总结出三个方面的主要原因,并对每个问题逐一解决,从而设计出一种新型电动汽车暖风系统专用PTCR。经过对老款及新型PTCR进行性能对比及实验验证,发现新型PTCR启动电流小,对接触器冲击损伤较小,加热效果明显好于老款,且可有效防水防潮、抗氧化,同时大幅度降低了价格,更能满足使用要求。
关键词：暖风系统,专用PTCR,实验
参考文献
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