太阳能路灯如何选择基础?
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 现在的太阳能路灯一般使用的是圆锥形路灯灯杆,具有很高的强度、减小顶上的风阻。我们通常根据路面材料、结构形式、路面宽度选定设计标准值包括平均照度、功率密度、环境比等并根据这些标准来选定灯杆形状。扬州先诺光电科技针对路灯基础螺杆的强度来分析并验算基础安全性。


 我们假设一套常规的6米太阳能路灯,基础尺寸为260*260*12mm,灯杆为热镀锌处理,口径分别为60-145mm,基础笼为4-M16*600mm;现在灯杆设计都是按GB标准设计,达到应有的防风等级,均能在恶劣的环境下达到不变形。根据力学分析灯杆法兰和基础连接处产生的力远大于灯杆上端太阳能板和灯具所造成的风阻(也就是风对于它们的力),根据力原理得知,太阳能顶端受到的里越大越容易折断灯杆。


  按照抗8级台风设计,风速V=17.2m/s,风压为P=V2/1.6=184.9N/m2.灯杆为锥形灯杆,迎风面积S1=(D+d)*H/2=(0.18+0.068)*10/2=1.24m2。灯具迎风面积约为S2=0.3m2。台风气流对灯杆的扭矩随灯杆截面不同和高度不同而动态变化,这里采用近似计算。风力对基础的着力点近似为上下迎风面积相等的位置受力,根据计算得出此位置离灯杆基础法兰的距离为L1=2.93m,灯具受风力影响作用距离为L2=10m,假设每个螺杆受到的拉力为F,根据作用力与反作用力,螺杆对法兰产生的拉力也为F,其中Fa=Fb=F。

、基础螺杆受力计算

风力在灯杆上产生的力矩为M风=F1*L1=P*S1*L1=184.9*1.24*2.93=671.89N·m

风力在灯具上产生的力矩为M灯=F2*L2=P*S2*L2=184.9*0.3*6=332.82.03 N·m

螺杆对灯杆法兰的拉力矩为M螺杆=2Fa*La+2Fb*Lb=2Fa*0.2825+2Fb*0.0747

 根据力矩平衡,M螺杆=M风+M灯

 根据受力分析,螺杆受力均等,Fa=Fb

 得出最终单根螺杆的受力F=717.76N


  根据条件,基础螺杆材质Q235,设计抗拉强度取215MPa,查询设计手册,M16小径为13.8mm,可算出M20螺杆有效截面积为πr2=149.49mm2,所以许用拉力为F=215*149.49=32.480KN,即作用在单根螺杆上的拉力超过F许就可能由弹性变形转变成塑性变形,从而在最薄弱位置出现颈缩,颈缩达到一定程度就会产生断裂破坏。对灯杆基础来说,在发生塑性变形的瞬间,基础螺杆的受力由单一拉伸变成拉弯组合,会加快螺杆破坏的进度。现在太阳能路灯的基础选择都是能大于8级风力,从现有的情况来看,风一般都是把灯具刮坏,灯杆很少受到影响,现在的灯具也采用整体铝压铸,样式也区别于老式的改装钠灯灯具。市场在改变我们也在改变。


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