太陽能光伏路燈燈桿的抗風設
太陽能路燈在太陽能路燈系統(tǒng)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(jù)電池組件廠家的技術參數(shù)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(shù)選定為27m/s(相當于十級臺風),根據(jù)非粘性流體力學,電池組件承受的風壓只有365Pa。惟思照明,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(tǒng)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(shù)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(jù)27m/s的設計最大允許風速,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(shù),F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。
所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
根據(jù)數(shù)學推導,圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。
上式中,r是圓環(huán)內徑,δ是圓環(huán)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,一體化太陽能路燈、只要焊接質量能保證,燈桿的抗風是沒有問題的。