简易太阳能追踪装置设计+文献综述(2)
经前辈研究发现，自动追踪太阳的装置在提高太阳能的利用效率里起到了非常大的作用。通过追踪太阳来使太阳能板尽可能的垂直于太阳光的照射，提高太阳的辐射能量，这样便可以更充分更高效的利用太阳能。有一份来自美国的萨克拉门托市的跟踪式和固定式两种方式的月均发电量数据。如图 1-1 所示，可以看出，在同等照射时间和地点条件下，跟踪式的太阳月均发电量明显远远的高于固定式的太阳装置。同时，韩国的Yong Kim还通过实验，将固定式和跟踪式的两种装置的热接收器产生的热量进行了对比，得出了跟踪式的装置比固定式的装置所产生的热量要高出 14.9%[4]。可见，跟踪式太阳能转化装置的重要性。
图 1-1 跟踪式和固定式的太阳能装置的发电量对比[3]
虽然跟踪式的太阳能装置的发电量远比固定式的发电量要大，但是相比于固定式的装置，跟踪式的装置加工成本要高的多。目前，大多的光伏电站和热发电里都是采用加工便宜的固定式安装方式，也有少部分使用单轴式的跟踪方式[5]。这依然无法大量的提高太阳能利用效率的同时减低其加工的成本。因此，本文主要是设计了一款结构简单，在极低的加工成本下来适当的提高太阳能的利用效率。从而实现太阳能的高效利用和廉价的方向发展。
1.2 国内外研究现状
2 总体设计方案
图 2-1
如图2-1所示，整个系统分为三个部分：以发条为主的动能部分；擒纵机构的控制部分以及齿轮和四杆机构的传动部分。
机构传动简图如图2-2所示
图2-2
3 发条盒参数的选择和设计
3.1 修正系数K
表3-1 修正系数K
固定形式 K值 固定形式 K值
铰式固定 0.65～0.70 V型固定 0.80～0.85
销式固定 0.72～0.78 衬片固定 0.90～0.95
选择发条盒的固定形式为销式固定，根据表3-1，选取K值
K=0.75
3.2 发条弹簧尺寸宽度选择
表3-2 宽度尺寸系列 mm
5 5.5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 40 45
在满足最小力矩要求的条件下，选取较大的发条弹簧宽度b,根据表3-2 ，选取b值
b=12
3.3 发条弹簧系数m的选择
m值选小一些，可以让条轴直径相对的减小，在条盒的外轮廓尺寸一定的条件下，条盒可以有更多的空间去容纳发条，用以增加发条所储存的能量。但是m值过小，就会因为发条内圈的卷绕曲率半径小而使得应变增大，并且在内端会有较大的应力集中从而造成发条的损坏。m值过大会使得条轴的直径增大，从而引起发条的变形圈数相对减少而使输出力矩减少。所以应选取m值
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