在太陽能路燈價格系統(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。下面按以上兩塊分別做分析。
⑴太陽能電池組件支架的抗風設計
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。
在本套路燈系統(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。
⑵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
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。考慮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(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=88.768×10-6m3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=16.5Mpa<<215Mpa其中,215Mpa是Q235鋼的抗彎強度。
所以,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。