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太陽能路燈抗風等級計算
發布時間:2017-12-15 16:36:57

之前有朋友不斷問我關于太陽能路燈的抗風抗壓的問題,現在我們不妨來做過計算。

太陽能路燈在太陽能路燈系統中,結構上一個需要非常重視的問題就是抗風設計??癸L設計主要分為兩大塊,一為電池組件支架的抗風設計,二為燈桿的抗風設計。

依據電池組件廠家的技術參數資料,太陽能電池組件可以承受的迎風壓強為2700Pa。若抗風系數選定為27m/s(相當于十級臺風),根據非粘性流體力學,電池組件承受的風壓只有365Pa。所以,組件本身是完全可以承受27m/s的風速而不至于損壞的。所以,設計中關鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。

在該套路燈系統的設計中電池組件支架與燈桿的連接設計使用螺栓桿固定連接。

路燈燈桿的抗風設計

路燈的參數如下:

電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m

太陽能路燈廠家設計選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm

焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計算點P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以,風荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。

根據27m/s的設計允許風速,2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N??紤]1.3的安全系數,F = 1.3×730 = 949N。

所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

根據數學推導,圓環形破壞面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。

上式中,r是圓環內徑,δ是圓環寬度。

破壞面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)

=π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3

=88.768×10-6 m3

風荷載在破壞面上作用矩引起的應力 = M/W

= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa

其中,215 Mpa是Q235鋼的抗彎強度。

所以,太陽能路燈廠家設計選取的焊縫寬度滿足要求,只要焊接質量能保證,燈桿的抗風是沒有問題的。


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