宝鸡市小区屋顶20. 74kW平单轴光伏发电工程荷载计算书单位名称: 单位地址: 联系人： 联系方式: 邮箱： 日期：4.1. 2整体方案的安装尺寸设计图:如上图所示为整体方案排布图：图示中单元全长约为20. 7m,宽度为3. 3m, 几根次梁长度为10. 3m,光伏支架为2. 6m两边对称分布，光伏板与光伏板间隔 距离为20mm,通过压块连接，次梁两侧边长度分别伸出距离为100mm、100mm, 满足边压块的连接要求；光伏板下面为C型钢支撑，其型钢之间的距离为2. 4m； 其上楝条次梁之间的宽度为1m；光伏立柱的高度为2叱4. 2减速器支柱的设计SOLIDWorks模型如下列图：7/364. 2.1减速器的三维模型如下列图所示:如上图减速器三维模型，根据产品尺寸利用三维软件建模;4. 2. 2减速器支柱的三维模型如下列图所示：与板材焊接加筋，其高度为1842. 2mm；4. 2. 3减速器支柱及其连接方形板材的设计1H型钢材的选择参数选择：根据工程需要及其一般太阳能光伏的设计经验，初步选择型号为H100X100X8X8的II型钢材，根据楼层及其女儿墙的排布，设计需要其高度为8/362000mm；横截面如下列图所示:H型钢上下外表连接方形板材的设计尺寸如下二维图所示：其厚度均为16田明下底法兰板设计图如下：CO /150上底法兰板设计图如下：根据减速器底座设计:9/36根据减速器底座设计的板材，通孔为22,材料为普通碳钢或者不锈钢;4. 3光伏支撑无缝圆钢管的设计计算及其校核4. 3.1光伏板支柱及上下连接矩形板材的设计及其三维图三维效果图如下列图所示:其中H型钢高度为2000nim,材料为Q235；其型号及其横截面的尺寸大小与减速器支柱相同；选择型号为H100X100X8X8 的 H 型钢材,10/36下底板三维立体、二维尺寸如下列图所示:iRn400上底板（光伏板支架法兰盘）三维立体、二维尺寸如下列图所示:11/36如上图所示为光伏板支架上地板的尺寸设计图，此尺寸设计图参照所选择轴 承底座的尺寸，上底板与轴承底座的连接通过螺栓连接;备注：上底板法兰的设计参照轴承座底部的结构尺寸，使其相配合;受力分析及其校核：材料为Q235光伏板组件自减速器两端对称分布，每侧两根支柱（每根支柱与轴承支座相 连接），总共四根支柱，四个轴承，支撑40块光伏板，平均每根支柱支撑10块 光伏板;螺栓抗拉强度的校核:设单个支柱的受力分析如下列图所示:如上图所示：设风载为F1,对下底板产生的力矩为Ml,设螺栓产生的拉力为F2,产生的平衡力矩为M2,12/36每一支柱承受十块光伏板的重力及其风载，十块光伏板总面积为：A=0. 992*1. 65*10=16. 368m2那么 Fl=0. 2*A=3. 2736KNM1=F1*1. 5=4. 9104KN. m根据力矩平衡条件：Ml=M2=F2*a.其中a为螺栓到圆管中心的距离，根据设 计，那么a=80mm;带入上式:那么 F2=Ml/a=61. 38KN F3=F2/4=15. 345KN螺栓选择为M12,性能等级选为8. 8,抗拉强度校核如下：t=F3/A其中A为M12横截面的面积A=3. 14*（12/2）2*10-6带入以上数据可得t=136MPar=800MPa此为单个螺栓的最大受拉强度，实际上法兰盘与钢管还有筋板连接，计算出 来的强度要比实际数值大，现场施工设计中还会给无缝圆钢管设置连接受拉杆以 防止倾覆力矩。4.4矩形钢的设计计算、校核与选型根据之前选择的回转减速器矩形力矩输出孔的尺寸，选择系统传动支撑主轴 为矩形刚，间隙配合，矩形刚套在回转减速器输出孔的外面（方形输出孔边长为 116mm）,经过查表：符合方形刚内边长116nlm尺寸有三种：125*125*4、 130*130*6、 135*135*8mm；初步选择矩形刚外形为125*125*4mm,内径为117mm,符合间隙配合的尺寸 （装配间隙较小，只有0.5Imm的单侧装配间隙）；材料为Q235普通碳素钢；13/364. 4.1边长为125mm方形钢的校核如下为方形刚的截面尺寸及三维立体图:根据3. 3. 2输出扭矩的计算结果：系统整体计算扭矩为2. 81KN. m受力分析如下列图所示：如图：整体载荷为F1,产生的力矩为：Ml,系统整体产生的反力矩为M2, 反力为F2;14/36其中 Ml=2. 81KN. mM2=Ml=F2*h/2其中h为方形刚截面边长；整体方形刚扭转切应力的计算：根据材料力学扭转切应力计算公式：t=8M 5/A2其中M为系统总力矩即Ml, A为方形刚管截面面积，为方形管的壁厚，大小为4inni；带入数据可得：t=8M6/A 2- - - - 、=8x2.81x10 x4xl0 / (4x125x10- x4xio)22.48MPa许用扭转切应力取0. 6倍的屈服强度，即235*0. 6=141MPa；综上：选用125*125*4方刚，在六级风载及其当地雪载加自重的载荷下，许用扭转切应力的强度校核通过验证。同理可计算其他型号方刚的计算校核：4. 4. 2边长为130mm方形钢的校核假设选择130*130*6型号的方形刚，那么其方形管的壁厚为6mm;将数据带入公式可得：t=8M6/A =8x2.81x10 X6X10* / (4x130x10* x6xl(f )kl3.86MPa15/364. 4. 3边长为135mm方形钢的校核假设选择135*135*8型号的方形刚，那么其方形管的壁厚为8mm;将数据带入公式可得：t=8M6/A 2- - - - 、=8x2.81x10 x8xl0 /（4x135x10- x8xio）-9.64MPa综上所述，随着方刚型号的变大及其壁厚的增加，其扭转且应力的强度是逐 渐变小的，经过校核三种都符合扭转切应力的许用强度，三种方刚都能够实现间 隙配合，只是125间隙较小，其他两种间隙较大，到时现场具体使用哪种方钢依 据现场条件可自由选择，现初步选择为边长为125的方钢。考虑到现场装配问题，边长为125方刚的装配单侧余量只有0.5mm,难度较 大；假设选择边长为130的方刚那么单侧装配余量有1mm,加上市场假设壁厚只有5mm, 那么单侧装配余量有2nllri,满足现场装配要求，故最后综合考虑，选择边长为130mm 的方刚；4. 4. 4方刚中间位置弯曲强度及其挠度的校核1）方刚中间位置弯曲强度校核从整体来看属于连续梁，从一个计算单元看属于简支梁，以一个单元进行次 梁强度校核。梁位置及受力图如下列图所示，以每跨10块组件（两排十列）为例 进行以下计算。16/36目录目录11工况的描述：12设计依据及其设计条件1设计依据12.1 设计条件13.方案基本参数确实定23.1 方案基本参数： 2基本工况的说明：23.2 基本参数的计算2系统所受整体载荷确实定2332输出扭矩确实定4减速器的选型43.3.3 减速机具体参数的计算及其确定54各个结构零部件的设计、计算、校核64.1 系统传动简图6整体三维模型的建立64.1.1 整体方案的安装尺寸设计图：7减速器支柱的设计7421减速器的三维模型如下列图所示： 8422减速器支柱的三维模型如下列图所示：8减速器支柱及其连接方形板材的设计8光伏支撑无缝圆钢管的设计计算及其校核101/36如上图所示：q为次梁楝条所承受的均布荷载，现考虑极限荷载q,包括光伏板自重、六级风载及其雪载；十块光伏板自重为Fl=10*20*10N=2KN;十块光伏板面积为：S=0. 992*1. 65*10=16. 368m2那么自重状态下的平均压强：即为永久荷载ql=Fl/S=0. 122 KN/m2风载按照：q2=0. 2KN/m2;雪载按照：q3=0. 25 KN/m2;两轴承之间的单元跨度的总长度为：Ll=4600-4800mm取4700mm;故其均布压强 q 总=ql*2+q2*L 3+q3=0. 754 KN/m2；上式中风载的放大系数为1. 3（根据荷载规范,取光伏板的风载系数为1. 3）； 雪载已经按照原来的放大系数放大，为1.25；永久荷载放大两倍系数（主要考 虑到楝条，方形刚支架等的额外重量）；那么光伏板所受的总力为：F=q总*S=12.34KN故简支梁均布荷载为：q=F/L=2. 57KN/m；根据材料力学计算公式，横跨次梁中间位置所受的最大弯矩为：M=ql2/8=7. IKN.m;次梁中间位置应力。X =Mx/ Wx;其中Wx为抗弯截面系数，该材料Wx为 117.61X10 -6m3；ox =Mx/ Wx60. 4MPa 许用弯曲强度 f =189MPa；次梁中间位置弯曲强度校核通过。2）中间位置最大挠度的校核；GB50797-2012 表 6.8.8 规定，次梁挠度容许值 L/200 = 4700mm/200 =23. 5mmWx V挠度容许值 W L/200 =23. 5mm；17/36根据材料力学可得，简支梁的计算公式为:Wx=5ql4/(384EI)其中E为弹性模量=2X10 nN/m 2 ；I 为截面惯矩=764.44X10 -8 m 2；q=2.57KN/m;L=4. 7m;将以上数据带入上式可得：Wx=5ql7(384EI)=5*2. 57*103*4. 77 (384*2*10“*764. 44*10 8)=6270*10%. m3/(5868*105N. m2)=1. 07*10 2m=io. 7mmWx= L/200 =23. 5mm；故其次梁挠度校核通过。尺寸（mm）截面面积A （cm2）每米重量（k&m）截面特，hbtlx (cm4)Wx(cm3)ix(cm)ly (cm4)Wy(cm3)iy(cm)130130420.1615.83533.9782.155.15533.9782.155.15130130525.0019.63652.08100.325.11652.08100.325.11130130629.7623.36764.44117.615.07764.44117.615.07130130734.4427.04871.22134.035.03871.22134.035.03130130839.0430.65972.62149.634.99972.62149.634.994. 5轴承与轴设计与校核4. 5.1轴承的选型及其计算校核轴承选择为深沟球轴承,基本代号为6210（轻型系列轴承,轴承宽度为20mm, 因考虑到光伏系统调整角度时的转速较低，故可选取轻型系列轴承），其内径为 50mm,外径为90mm；故所设计的轴的直径也为50mm,两者之间的配合为H7/m6 （过度配合）；根据机械设计，轴承选用手册可知此系列的轴承额定动载荷Cr及其