（南通时瑞塑胶制品有限公司 216001）
摘要：现大密蓄电池行业，大密水槽充电架系统用于对大密电池进行充电，一般行业规定， 65AH以上的为大密电池，现有大密水槽充电架支架系统大多采用不锈钢支撑，不锈钢材料成本高，长期在酸碱环境下工作也容易腐蚀，导致不锈钢强度降低，而且不锈钢支架易发生导电事故；此外大密水槽滚道抗弯强度低、易腐蚀变形，大密充电架中专用轴承由于受工作场所中酸碱的影响，长期暴露在外，容易损坏，大密充电架中专用滚道以不锈钢圆棒作为转轴，成本高，长时间耐腐蚀能力差；因此针对大密充电架行业存在的问题,开发玻璃钢结构大密充电架。
关键词：玻璃钢结构 充电架 轴承 转轴 滚道
1.玻璃钢结构设计
玻璃钢结构是玻璃钢拉挤型材严格按照纤维铺设比例，达到一定弹性模量数值等级，通过梁、柱、各节点的强度计算，各种不同截面的拉挤型材进行连接装配，满足不同耐腐蚀，绝缘，耐候，耐火，热工等功能条件的受力结构。
1.1玻璃钢结构部分:由不锈钢调节底脚、FRP方管立柱、100槽钢横档、100槽钢+100工字钢横梁、PVC水槽、大密充电架专用滚道、翻转台等组成；玻璃钢大密充电架结构示意图如下：
图中：①-不锈钢调节底脚 ②-FRP方管立柱 ③-100槽钢横档
④-100槽钢+100工字钢横梁 ⑤-翻转台 ⑥- PVC水槽
⑦-大密充电架专用滚道
1.2玻璃钢大密充电架结构型材力学计算及选型：国家标准《结构用纤维增强复合材料拉挤型材》GB/T 31539-2015的三个等级模量：17GPa、23GPa、30GPa。参考Fibeiline、欧标和国标M23接近，我们验算是采用E=23GPa，取值等于国标M23。理论计算过程，以大密充电架受力主梁为例，立柱中心距1.2m，净跨距L=1.156m，实际载荷来源：按照大密电池12V/200AH计算重量，每只60kg，电池尺寸为522（长）X240（宽）X220（高）计算，水槽宽度方向为4只电池并排充电，则1.2米跨距内可放8只12V200AH电池，电池重量为8X60=480Kg；每跨总重为：电池重量480Kg+200Kg水重量+100KgPVC水槽重量=780Kg，均布载荷承载q=7800N/5/1.156m=1350N/m（2根1156m的100槽钢+3根100工字钢型材合计承重780kg），玻璃钢弹性模量E=23Gpa=2.3X1010N/m2 ；简支梁100槽钢截面二阶矩：Iz=（44X100³-38X88³）/12=1.6X10-6m4；简支梁100工字钢
2.玻璃钢大密充电架专用滚道
玻璃钢大密充电架专用滚道，包括轴承、50圆管和转轴，转轴两端安装有轴承，50圆管套设于转轴上，轴承包括内圈、玻璃球、保持架和外圈，玻璃球设于内圈和外圈中间，保持架保证玻璃球的均匀分布，内圈、玻璃球、保持架和外圈外设有封盖，封盖与外圈一体成型，转轴包括轴心和轴板，轴心的直径与轴板的宽度一致，转轴为十字型，具有良好的耐酸碱性，抗弯强度高。
2.1玻璃钢大密充电架新型轴承：轴承结构包括内圈、玻璃球、保持架和外圈，玻璃球设于内圈和外圈中间，保持架保证玻璃球的均匀分布，内圈、玻璃球、保持架和外圈外设有封盖，封盖与外圈一体成型。此新型大密水槽专用轴承避免了内圈、玻璃球、保持架和外圈长期暴露在酸碱环境下工作，不易损坏，延长大密水槽专用轴承的使用寿命； 玻璃钢大密充电架新型轴承材质：内圈为聚丙烯材质制成,有良好的抗热和抗溶剂性,聚丙烯制成的内圈抗耐磨性更好。保持架为PE材质制成，PE化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良，PE材质制成的保持架耐腐蚀性强。外圈为ABS塑料材质制成，抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点。
2.2玻璃钢大密充电架新型转轴：结构为十字型，转轴包括轴心和轴板，轴心的直径与轴板的宽度一致；材质为玻璃钢材质，使大密水槽玻璃钢转轴具有良好的抗弯性和很强的抗腐蚀性能。
2.3玻璃钢大密充电架滚道：包括轴承、50圆管和转轴；其中50圆管为PVC材质拉挤成型，现有大密充电架滚道圆管材质有不锈钢材质与PVC材质，不锈钢材质成本较高，现有PVC材质圆管壁厚薄，抗弯能力差，容易损坏；现开发的滚道圆管其壁厚达到6mm，PVC材质用A料；而之前市场上滚道圆管壁厚只有3mm，且PVC密度高，回料较多，这样PVC圆管比较脆，所以容易损坏。
3.玻璃钢大密充电架连接方式
玻璃钢大密充电架的连接，立柱与主横梁直接采用316材质螺栓连接，次梁框架用穿销抽芯铆钉铆接，立柱与调节地脚采用铆接方式，PVC水槽采用PVC焊接，滚道支撑用PVC胶水与水槽连接；玻璃钢结构的连接方式还有螺纹连接，胶连接，胶栓连接，玻璃钢型材不可以焊接。
4.玻璃钢大密充电架采用的技术规范
4.1充电架玻璃钢型材符合《结构用纤维增强复合材料拉挤型材》GB/T 31539-2015；
4.2充电架型材阻燃符合《纤维增强塑料燃烧性能试验方法 氧指数法》GB/T8924-2005；
4.3 充电架水槽板PVC符合《聚氯乙烯挤出板材》GB/T 13520-92；
5.结论：玻璃钢大密充电架是玻璃钢结构设计完全适用大密蓄电池行业的一种工程应用，其结构形式及滚道的开发很大程度上节约了客户的生产成本且提高了生产效率，降低了安全事故的发生，玻璃钢大密充电架结构形式还需在实际运用中加以改进完善，希望更多的企业了解与运用玻璃钢结构形式的大密充电架；此外，还需进一步开发玻璃钢材质在电力系统、化工行业、航天科技等领域的运用；另外玻璃钢行业的标准化也需不断的完善，让更多的人了解玻璃钢结构产品。
参考文献
1.冯鹏《结构用玻璃纤维增强复合材料拉挤型材》GB31539-2015；
2.张建《玻璃钢结构设计—母线式充电架》，《基层建设》，2017年第15期378-379页；
3.Fiberline《Design Manual for Structural Profiles in Composite Materials》.
论文作者:李世泉,陈香梅,汤姣艳,张建
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/18
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