太阳能热水器集热器安装架结构设计与模态分析
                                                   盛定高1，李文义2
                                   (1.淮安信息职业技术学院机电工程系，江苏 淮安 223003）
                                  （2.中国人民解放军73106部队60分队，江苏 淮安 223311)
     基于UG软件设计了一种新型壁挂式太阳能热水器集热器安装架，应用ANSYS软件对T形型材和方管型材加工的集热器安装架进行模态分析，确定了安装架机械结构的固有振动特性，并对仿真结果进行比较分析。结果表明，相同质量的集热器安装架，方管型材集热器安装架较T形型材抗震性能好，刚度高。

    随着高层建筑的增多，壁挂式太阳能热水器越来越多地被用于日常生活中。目前，壁挂式太阳能热水器集热装置一般是运用普通支架安装于阳台外墙面上，而普通支架的结构形式使得太阳能热水器集热管在安装及维护时不方便，需要维修人员到室外操作才能完成，存在很大的安全隐患。本文设计了一种结构简单的壁挂式太阳能热水器集热器安装架，集热器通过该安装架与建筑外墙连接，安装及维修时工作人员可以在室内完成集热管等部件的安装、更换，有效地避免了高空作业等存在的不安全因素，且维护方便。
     由于风载、地震等动载荷的作用，集热器安装架会不可避免地产生振动，振动形成结构共振或材料疲劳，从而对其机械结构造成损坏，因此了解其机械结构自身的振动特性就十分必要［1］。本文运用ANSYS软件对T形型材和方管型材加工的集热器安装架进行模态分析，比较两种型材集热器安装架的固有频率及振型。

1集热器安装架设计
     本文设计的壁挂式太阳能热水器集热器安装架包括支撑架、滑动座和定位螺栓。支撑架呈直角梯形状，其斜面上设置有滑槽，支撑架的上端设置有固定孔；滑动座上设置有固定孔a，其最上端设置有卡接平台；滑动座上还设置有滑动凸台，滑动凸台卡接于支撑架上设置的滑槽内，可沿滑槽移
动；滑动座两侧还设置有固定卡接板，固定卡接板上设置有固定孔b，定位螺栓固定连接于固定孔b和固定孔c内。壁挂式太阳能热水器集热装置安装架采用T形型材或方管型材设计制造，其结构如图1所示。

图1集热器安装架结构示意图
     用UG6.0对集热器安装架进行建模，模型设计采用自下而上的设计思路，即全部零部件设计完成后，在零部件虚拟装配阶段，对相关的零部件实施参数测试，如利用UG6.0中的质量特征工具，计算零部件的质量、体积、转动惯量以及面与面的距离，检查运动干涉等。根据集热器安装架的总体设计方案，将集热器与安装架相连，建立集热器安装架的三维模型如图2所示。〖HT6〗
2集热器安装架结构模态分析
2.1模态分析的理论基础
      模态分析法是根据模态参数去评价、分析机械.....


基金项目：江苏省“333高层次人才培养工程”科研资助项目（BRA2013172）
作者简介：盛定高(1967—)，男，江苏淮安人，淮安信息职业技术学院教授、研究员级高工，中国矿业大学博士研究生，主要研究方向为先进制造技术。



（文章来源《机械设计与制造工程》杂志如需详细资料请联系江苏机械门户网客服QQ:2980918915,电话025-83726289）