การออกแบบและการประยุกต์ใช้โปรไฟล์อลูมิเนียมในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

พลังงานเป็นพื้นฐานทางวัตถุเพื่อความอยู่รอดของชีวิต เป็นปัญหาใหญ่ที่มนุษยชาติเผชิญในศตวรรษที่ 21 พลังงานสีเขียว เช่น พลังงานลม พลังงานไฮดรอลิกระดับปานกลาง พลังงานชีวภาพ พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานความร้อนใต้พิภพ ฯลฯ มีคุณค่ามากขึ้นจากผู้คน พลังงานแสงอาทิตย์ถือเป็นพลังงานสะอาดที่มีศักยภาพและไม่มีวันหมดสิ้นที่สุด ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ ขายึดของบริษัทได้เปลี่ยนจากผลิตภัณฑ์เหล็กเป็นโปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์โดยเน้นถึงข้อดีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น ความเบา ความทนทาน โครงสร้างที่หลากหลาย และความสามารถในการรีไซเคิล ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมจึงได้รับการออกแบบผ่านการวิเคราะห์ทางกล ซึ่งไม่เพียงแต่สามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานเท่านั้น แต่ยังมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและมีน้ำหนักเบาอีกด้วย

1.2 ข้อกำหนดการออกแบบ:

(1) ข้อมูลจำเพาะแผงโซลาร์เซลล์: 1650 มม. × 990 มม. × 50 มม

(2) จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้ง: 14 (

3) อาร์เรย์แผงโซลาร์เซลล์: 2 × 7 = 14

(4) มุมเอียงของตัวยึด: 30°

(5) ความเร็วลมสูงสุด: 42m/s

(6) ปริมาณหิมะ: 0.65kN/m2

(7) โหลดแผงโซลาร์เซลล์: 0.2kN/m2

(8) เงื่อนไขการติดตั้ง: กราวด์ ความหยาบกราวด์ประเภท II

(9) มาตรฐานการคำนวณ: JIS C8955: 2011

(10) อายุการออกแบบผลิตภัณฑ์: 20 ปี

2 การออกแบบความแข็งแกร่ง

2.1 เงื่อนไขการออกแบบ

①ปริมาณหิมะอยู่ที่ 0.65kN/m2 และตั้งค่าความเร็วลมสูงสุดไว้ที่: 42m/s ไม่พิจารณาแรงแผ่นดินไหว สามารถคำนวณได้ว่าความหนาของหิมะในแนวตั้งน้อยกว่า 1 เมตร ซึ่งเป็นการคำนวณสำหรับสถานที่ธรรมดา

2 จากที่กล่าวไว้ข้างต้น สามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็นโหลดสูงสุดในสถานที่ทั่วไป และใช้โหลดคอมโพสิตระยะสั้นของโหลดคงที่ G และโหลดแรงดันลม W ที่สร้างโดยพายุ นั่นคือ G+ ว; การรวมโหลดของ G+S เมื่อมีหิมะตก

3 คำนวณความแข็งแรงในการดัดงอและปริมาณการดัดงอของวัสดุที่เกิดจากแรงดันลมที่พัดจากด้านหน้าของวงเล็บ (ลมด้านล่าง) และแรงดันลมที่พัดจากด้านหลังวงเล็บ (ลมปะทะ) และยืนยันความแข็งแรง

④ ความสูงสูงสุด H=2.175ม.

2.2 โหลดที่สมมติ

module โมดูลพลังงานแสงอาทิตย์แบบโหลดคงที่: Gm = 0.2kN / m2; น้ำหนักของรางรูปตัว T 110: G2= 1.703×9.8/(1.65/2)=0.021kN/m2; น้ำหนักบรรทุกคงที่ของรางรูปตัว T เดี่ยว 110 G= 0.2+0.021=0.221kN/m2;

②ภาระแรงดันลม: สมมติว่าภาระความดันลมของลมที่พัดจากด้านหน้าของอาร์เรย์ (ลมด้านล่าง) คือ Wp Wp=Cw×(0.6×V0 2 ×E×I) Cw—สัมประสิทธิ์ลม โครงการนี้เป็นแรงกดดันเชิงบวก สูตรการคำนวณคือ: 0.65+0.009θ=0.65+0.009×30=0.92 V0—ความเร็วลม 42m/s E—สัมประสิทธิ์สิ่งแวดล้อม เนื่องจาก H=2.175m น้อยกว่า Zb=5m ตามสูตร (4) ความหยาบของพื้นดิน หมวดหมู่คือ II Er=1.7×(Zb /ZG)α =1.7×（5/350）0.15=0.8988 E=Er 2 /m2 ภาระแรงดันลมของลม (ลมปะทะ) ที่พัดจากด้านหลังอาเรย์คือ Wp และ ค่าสัมประสิทธิ์ลมเปลี่ยนเป็น: Cw—ค่าสัมประสิทธิ์ลม แผนนี้เป็นแรงกดดันด้านลบ สูตรการคำนวณคือ: 0.71+0.016θ=0.71+0.016×30=1.19 Wp=1.19×（0.6×422×1.777×1.0）=2.238kN/m2

3 โหลดแรงดันหิมะ Sp ปริมาณหิมะ q: q=0.65kN/m2 พื้นที่หิมะ เช่นเดียวกับพื้นที่ฉายภาพแนวนอนของพื้นผิวอาเรย์: As=A×cos30°

ค่าสัมประสิทธิ์ความชัน Cs=0.84 Sp=Cs×q×As=0.84×0.65×cos30°=0.473kN/m2

④โหลดรางรูปตัว T เดี่ยว: โหลดระหว่างการสะสมหิมะในระยะสั้น: G +S =0.221 +0.473 = 0.694kN/m2 โหลดระหว่างพายุระยะสั้น: G+W=0.221+1.73=1.951 kN/m2 (ล่องใต้ลม) GW =0.221- 2.238=-2.017kN/m2 (ขึ้นไปต้านลม) เนื่องจากแรงลมมีมากกว่าแรงตามแนวลม การคำนวณต่อไปนี้จะพิจารณาเฉพาะลมปะทะเท่านั้น จากการคำนวณภาระของลมปะทะระหว่างพายุระยะสั้น รางรูปตัว T เดี่ยว q=2.017kN/m2 ×1.65/2=1.664kN/m2

2.3 การวิเคราะห์ความเค้นของท่อสี่เหลี่ยม

เนื่องจากความยาวของอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม 60×1505 นั้นยาวกว่าอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม 60×600 จึงจำเป็นต้องตรวจสอบความเสถียรของอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม 60×1505 เท่านั้น แรงของอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม 60×1505 คือ: F=FB/cos30°=13319.5/ cos30°=15380N ปลายทั้งสองด้านของอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม 60×1505 มีบานพับ ดังนั้น μ= 1 จากพารามิเตอร์หน้าตัด I=300653mm4, i=22.1mm; โมดูลัสยืดหยุ่นของอะลูมิเนียม E =6.9×104 MPa ความยาวก้าน l = 1505 มม. อลูมิเนียมอัลลอยด์ σp =175MPa จากนั้นความยืดหยุ่น γ= μl i = 1×1505 22.1 =68 แลมบ์ดา=π E σp =3.14× 6.9×104 175 =62.3 ได้รับ: แลมบ์ดา แลมบ์ดา ดังนั้น อะลูมิเนียมทรงสี่เหลี่ยม 60×1505 จึงเป็นแท่งวัดขนาดใหญ่ สูตรของออยเลอร์ใช้ในการคำนวณ Fcr= π2 EI (μl)2 = 3.142 ×6.9×104 ×300653 (1×1505)2 =90303N F=15380N＜Fcr ดังนั้นระบบโดยรวมจึงมีเสถียรภาพ

ด้วยการใช้วัสดุอุตสาหกรรมอะลูมิเนียม อย่างแพร่หลาย และการส่งเสริมแนวคิดการปกป้องสิ่งแวดล้อมในอุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ การใช้อะลูมิเนียมอัลลอยด์ในสาขาต่างๆ จึงมีความโดดเด่นมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศต่างๆ เช่น ยุโรปและญี่ปุ่น ปัจจุบัน บริษัทของเรากำลังพัฒนาโครงยึดพลังงานแสงอาทิตย์และโปรไฟล์เฟรมอย่างจริงจัง ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ การวิเคราะห์ทางกลของส่วนการออกแบบ ขณะเดียวกันก็รับประกันความต้องการด้านความแข็งแกร่งเพื่อต้านทานแรงดันลมและแรงดันหิมะ ปรับโครงสร้างให้เหมาะสมและการใช้งานอย่างมีเหตุผล และออกแบบส่วนโปรไฟล์ที่เป็นไปได้ทางเทคนิค ประหยัดในด้านวัสดุ และง่ายต่อการประกอบ เพื่อตอบสนองความต้องการการพัฒนาของอุตสาหกรรมได้ดียิ่งขึ้น