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太阳能路灯灯杆的抗风设计理念
发布人:打点员   发布时间:2015-1-30

  在太阳能路灯系统中,抗风设计主要分为两大块,一为电池组件支架的抗风设计,二为灯杆的抗风设计。太阳能电池组件支架的抗风设计依据电池组件厂家的技术参数资料,太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2400Pa。若抗风系数选定为27m/s(相当于十级台风),按照非粘性流体力学,电池组件承受的风压只有477Pa。风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。按照伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为wp=0.5·ro·v² (1)。此中wp为风压[kN/m²],ro为空气密度[kg/m³],v为风速[m/s]。  由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为 r=ro·g, 因此有 ro=r/g。在(1)中使用这一关系,得到wp=0.5·r·v²/g (2)此式为标准风压公式。在标准状态下(气压为1013 hPa, 温度为15°C), 空气重度 r=0.01225 [kN/m³]。纬度为45°处的重力加速度g=9.8[m/s²], 我们得到wp=v²/1600;太阳板所受风压=(27)²\(1600*0.77*0.68*2)=0.4771305kpa≈477pa 所以,组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以,设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。


  焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ = [8000+(168+6)/tan25]× Sin25 = 1545mm =1.545m。所以,风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。按照27m/s的设计最大允许风速,2×70W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为477N。考虑1.3的安全系数,F = 1.3×477 = 620.1N。所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。按照数学推导,圆环形破坏面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。设计选取的焊缝宽度满足要求,只要焊接质量能保证,灯杆的抗风是没有问题的。

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