畢業設計-十千瓦風力發電機設計-資料下載頁

【導讀】燃料逐耗竭，其價格必日益上。因此，能已起人再其能否成未主要可靠能源之一。風能利用已有數千年的歷史，在蒸汽機發明以前，風帆和風車是人類生產和生活的重要動力裝置埃及被認為可能是最先利用風能的國家，約在幾千年以前，他們就開始用風帆來幫助行船。波斯和中國也很早開始利用風能，主要使用垂直軸風車。我國是最早使用風帆船和風車的國家之一，至少在3000年前的商代就出現了帆船，到唐代風帆船已廣泛用于江河航運。有效利用風能資源，減少對不可再生資源的消耗，降低對環境的污染。傳統火力發電燃燒化石燃料而排放大量的二氧化碳及其它污染物質，破壞環境并造成全球暖化，嚴重影響生態系統病危及人類健康；核能發電雖不像火力發電般排放許多污染物質，但溫排水可能影響海洋生態，而且目前尚無法完善處理半衰期長達數千、數萬年的高放射性核廢料，使其部分環境造成影響。

　　

【正文】 (344)=++=翻轉力矩 M=L== (345)式中 L──槳葉中心到第一個軸承座中心的距離2）在軸向力F的作用下，各螺栓所受的工作拉力為 == (346)3）在翻轉力矩的作用下，前面兩螺栓受加載作用，而后面兩螺栓受到減載作用，故前面兩個螺栓受力較大，所受的載荷為 (347)根據以上分析可見前面的螺栓所受的軸向工作拉力為 (348)4)在橫向力R的作用下，底板鏈接接合面可能產生滑移，根據底板接合面不滑移條件，并考慮軸向力F∑對預緊力的影響，則各螺栓所需要的預緊力為 (349)查得聯結接合面間的摩擦系數f=，查得=，取可靠性系數=則各螺栓所需要的預緊力為 (350)=5）螺栓所受的總拉力QN (351) 確定螺栓直徑，查得， S=螺栓的許用應力 (352)螺栓危險剖面的直徑為 (353)由于該螺栓承受軸向力和徑向力，所以按GB19681，選用M12的螺栓，d=12mm 回轉托盤設計計算　危險軸頸初定1）為回轉托盤， 由于回轉托盤位于整體裝置的重心偏后200mm處，所以槳葉、槳葉軸、圓盤、增速器和托架對回轉托盤會產生正向彎矩，發電機對回轉托盤產生負向彎矩圖310回轉體受力簡圖Fig 310rotational force schematic=1025mm， =， ；＝350mm， ＝300kg， ；＝200mm， ＝150kg， ；＝425mm， ＝300kg， ；＝； (354) (355)＝ (356)本設計中d取135mm所以完全符合強度要求。式中 ──六片槳葉、槳葉軸與圓盤整體自重到回轉體中心線的距離，mm；──增速箱重心到回轉體中心線的距離，mm；──托架重心到回轉體中心線的距離，mm；──發電機重心到回轉體中心線的距離，mm；──六片槳葉、槳葉軸與圓盤整體自重，kg；──增速箱重量，kg；──托架重量，kg；──發電機重量，kg；──圓盤背面受風施加給回轉體的彎矩，N；──合成彎矩。圖311回轉體裝配圖Fig311 rotating assembly回轉體由：1）回轉軸底盤、2）加強鈑金、3）回轉軸軸承軸肩、4）回轉軸推力軸承軸段、5）回轉軸危險軸段、6）滑動軸承注油口、7）回轉軸軸向定位段、8）安裝滑環軸段、9）軸向定位螺母、10）軸向定位擋板、11）回轉體上聯接板、12）銅套、13）無縫鋼管14）推力軸承等部分組成。其中回轉軸的左右擺動問題通過滑動軸承來解決它能很好的解決由于頂部重心偏向前而引起對軸的彎矩，加強了回轉軸的抗彎強度。回轉軸擋板可以在安裝過程中防止回轉軸脫落下滑，回轉軸中心鉆出的通孔此處為發電機輸電線路。因回轉軸固定在塔架上當風向改變對風時套筒上方連接的所有部件隨著套筒一起轉動銅套與套筒為過盈配合，銅套與回轉軸之間用潤滑油潤滑所以輸電線路不會纏到一起。 增速器的選擇 增速器的原理與減速器相同，只是將其的輸出與輸入調換，根據要求本設計采用NGW型行星齒輪減速器。 增速器的使用范圍和特點NGW型行星齒輪減速器主要用于冶金、礦山、起重運輸等機械設備減速。其工作條件為：工作環境溫度為；高速軸最高轉速不超過1500；齒輪圓周速度不超過10；可正反兩方向運轉。主要特點：1）體積小、重量輕。相同條件下，比普通漸開線圓柱齒輪的重量輕1/2以上，1/2到1/3。2）傳動效率高。 3）適應性強，傳動功率范圍大。4）運轉平穩，噪聲小。使用壽命達10年以上。 增速器的選擇 根據主軸軸頸、選用的聯軸器、傳動比及輸入功率等選取NGW51型行星齒輪減速器，其主要參數為表33 減速器主要參數 The main parameter of retarder公稱傳動比I轉速主動軸允許輸入功率重量m47501192104 其他零部件　剎車裝置由于機械維修以及意外情況的發生需要對風輪機進行剎車，所我們在增速器高速軸側加裝一輪轂并在輪轂外安置剎車裝置通過拉拽鋼絲繩帶動剎車帶使風輪轉速降低直至停止。剎車帶的復位由彈簧套筒內的彈簧來保證停止剎車后剎車皮與輪轂不在接觸。圖41剎車裝置裝配圖Fig 41 brake assembly剎車機構常用于安全系統，用在靜止或正常運行時，剎車裝置一般有三種剎車方式：1）、電磁剎車（電動式）；2）、機械剎車；3）、混合式剎車。形式不同，必須有很高的可靠性，使風輪快速回到靜止位置。本設計中的剎車裝置主要由：1）彈簧筒聯接頭、2）彈簧筒聯接板、3）彈簧筒、4）復位彈簧、5）彈簧套筒蓋等零件組成。 滑環風輪機在工作中由于風向的隨機性導致其會發生轉動此時由于發電機的輸出電能要通過電線電纜傳輸到地面為了防止風輪機機頭部在轉動過程中把電線電纜與內部裝置纏在一起，就需要滑環。滑環是在一絕緣圓筒外壁鑲嵌三到四個圓環并相應放置電刷電刷的另一端連接發電機的輸出電線電纜，在絕緣圓筒內引線一直通到地面的變電所。 托架托架是放置輪盤、主軸、增速器、發電機以及回轉體、滑環和剎車裝置等附件的。它分兩層上層為支撐輪盤、主軸、增速器、剎車裝置和發電機。下托板與回轉體上端面聯接，中間放置滑環和滑輪組件。5 結論我國有豐富的風力資源，在沿海和新疆、內蒙古、黑龍江、甘肅等內陸地區，有大量的風資源可開發利用。國家發改委和國家科委共同制定的“1996—2010年中國新能源和可再生能源發展綱要”及“新能源可再生能源優先發展項目”也體現出風力發電是我國可再生能源的發展方向，它可改善我國能源工業面臨的經濟增長和環境保護的雙重壓力。該設計中的槳葉復位裝置、回轉體是設計過程中最困難的，其中，槳葉復位裝置首先要考慮不同的受風情況槳葉轉動角度、轉矩，另外當槳葉受風轉角變化時為了不讓轉動過程中的輪盤產生過大震動我采用了同步限制其轉動的結構這樣當瞬時風速時間很短時單個槳葉不會調節，只有當六個槳葉都承受了過載轉矩時才能將復位彈簧推起這就能夠起到同步調速。回轉體也是一個關鍵裝置，由于風向的不定性導致這個裝置必須要能夠隨時可靠的轉動。其內部除了要有推力軸承外還有一個可以加固回轉體抗彎強度的滑動軸承。除此之外還有很多微妙的結構設計。但是，本系統還存在很多不足之處：一是由于試驗設備有限，槳葉在不同風速情況下轉動效率的不同導致本設計的很多參數只能做為理想狀態；二是對選型設備的相關參數掌握不足，導致有些尺寸值都選擇過大有些浪費材料，不過為了安全為主這些浪費還是有必要的；另一方面，由于時間問題對塔架方面和一些自動化保護裝置以及電能的逆變電部分還未探討，這些都需要進一步研究和進一步實踐來解決。不過，本設計總體上已達到有關單位的要求，在設計中始終本著在保證實現機械的基本功能的前提下，做到結構簡單，造價便宜。本設計在同型號風力機中價格屬于中下等級，但性能屬于中上等級設備。日后在條件允許的情況下還有更完善的改進想法希望能夠實現！致謝　　本設計在導師王慧教授的悉心指導和嚴格要求下業已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著王慧導師的心血和汗水，在四年的本科學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向導師表示深深的感謝和崇高的敬意。本設計的完成凝聚了本學院王老師的辛勤汗水，是他無私的幫助和支持，才使我的畢業論文工作順利完成，在此向王老師表示由衷的謝意。在論文的完成過程當中，同時得到了王革、胡曉寒、包麗的熱情幫助，一并表示深深地感謝! 參考文獻[1] 吳治堅新能源和可在生能源的利用[M] 北京：機械工業出版社，[2] 王承煦，張源風力發電北京：中國電力出版社，2002，8[3] 王承煦風力發電實用技術[M] 北京：金盾出版社，1995[4] 徐灝機械設計手冊（1）[M] 第2版北京：機械工業出版社．2000[5] 唐大放馮曉寧楊現卿主編機械設計工程學[Ⅱ] 徐州：中國礦業大學出版社，[6] 徐灝機械設計手冊（3）[M] 第2版北京：機械工業出版社．2000[7] 余俊等機械設計（第2版）北京：高等教育出版社，1986[8] 羅輝實用產品設計經濟分析—產品設計經濟學北京：機械工業出版社，1994[9] Costa,R,and Sobet,2003. Proceeding of ASME Design Engineering Technical Conferences,Chicago[10] 孫志禮等主編機械設計沈陽：東北大學出版社，2000[11] 成大先主編起重運輸件五金件北京：化學工業出版社，[12] 成大先主編（變）速器電機與電器北京：化學工業出版社，[13] S. Nandi, Hamid A. Toliyat and Alexander G. Parlos, “Performance Analysis of A Single Phase Motor Under Eccentric Condition”, IEEE Industry Applications Society, Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, October 59, 1997[14] Randy R. Schoen and Thomas G. Habetler, “Effects of Time Varying Loads on Rotor Fault Detection in Induction Machines”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 31, no. 4, July/August 199541