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太阳跟踪器电动推杆俯仰机构的参数优化

陈元涛 李鹏 张顺翔 杨裕锦 祝璇

陈元涛, 李鹏, 张顺翔, 杨裕锦, 祝璇. 太阳跟踪器电动推杆俯仰机构的参数优化[J]. 机械科学与技术, 2023, 42(4): 546-552. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220006
引用本文: 陈元涛, 李鹏, 张顺翔, 杨裕锦, 祝璇. 太阳跟踪器电动推杆俯仰机构的参数优化[J]. 机械科学与技术, 2023, 42(4): 546-552. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220006
CHEN Yuantao, LI Peng, ZHANG Shunxiang, YANG Yujin, ZHU Xuan. Parametrically Optimizing Pitching Mechanism of Electric Linear Actuator of Solar Tracker[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(4): 546-552. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220006
Citation: CHEN Yuantao, LI Peng, ZHANG Shunxiang, YANG Yujin, ZHU Xuan. Parametrically Optimizing Pitching Mechanism of Electric Linear Actuator of Solar Tracker[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(4): 546-552. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220006

太阳跟踪器电动推杆俯仰机构的参数优化

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220006
基金项目: 

先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室)开放基金项目 XHD2020-001

详细信息
    作者简介:

    陈元涛(1995-), 硕士, 研究方向为新能源技术, cyt1654400138@163.com

    通讯作者:

    李鹏, 教授, 博士生导师, lp1968@whut.edu.cn

  • 中图分类号: TK514;TP18

Parametrically Optimizing Pitching Mechanism of Electric Linear Actuator of Solar Tracker

  • 摘要: 与固定式安装太阳电池板比较,采用太阳能跟踪系统可使其发电量提高25%~40%。本文根据太阳跟踪器俯仰机构几何关系,建立了完整太阳跟踪过程中电动推杆承受载荷最小的优化设计模型,通过编写MATLAB程序,对俯仰机构的布局参数和机构尺寸进行了优化。算例结果表明,优化的俯仰机构增大了最小传动角,提高了机构的传动性能,降低了电动推杆的载荷,保证了机构性能和可靠性。
  • 图  1  电动推杆俯仰机构示意图

    图  2  跟踪器俯仰机构风载荷示意图

    图  3  太阳跟踪器电动推杆俯仰机构受力分析简图

    图  4  θ=10°时各风载荷系数随风向角δ变化

    图  5  太阳跟踪器俯仰机构电动推杆行程约束示意图

    图  6  太阳跟踪器电动推杆俯仰机构参数优化流程图

    图  7  优化前后电动推杆俯仰机构传动角曲线

    图  8  优化前后电动推杆行程变化曲线

    图  9  优化前后3种风载情况下电动推杆载荷曲线

    表  1  不同风向角下各项风载系数的正负取值表

    状态 Cx Cy Cmz
    风正向吹0≤|δ|≤90° + - +
    风反向吹90° < |δ|≤180° - + -
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    表  2  太阳跟踪器电动推杆俯仰机构设计参数

    参数 数值 参数 数值
    a 235 mm b 78 mm
    e 5 530 mm H 1 200 mm
    l 3 840 mm mg 6 860 N
    h 65 mm m 85 mm
    L0 600 mm F0 12 000 N
    k 0.785 ε 0.22
    Z 12 η 0.95
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    表  3  研究算例设计变量的优化前后对比

    设计变量参数 优化前/mm 优化后/mm
    x1 50 200
    y1 50 200
    x2 450 465
    y2 120 150
    n 220 249
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-11-09
  • 刊出日期:  2023-04-25

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