風(fēng)力液動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)（機(jī)械類

1、前言荃啉腚幻怦鬟牙峭蒜圾疲尸眭眍風(fēng)能利用已有數(shù)千年的歷史，在蒸汽機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)帆和風(fēng)車是人類生產(chǎn)和生活的重要?jiǎng)恿ρb置。埃及被認(rèn)為可能是最先利用風(fēng)能的國(guó)家，約在幾千年以前，他們就開始用風(fēng)帆來(lái)幫助行船。波斯和中國(guó)也很早開始利用風(fēng)能，主要使用垂直軸風(fēng)車。胨氆騭袖蹶鈹競(jìng)蔥嗤煢儋奩嚎綢從現(xiàn)在的能源角度來(lái)說，對(duì)風(fēng)能的利用更具有了時(shí)代意義。首先風(fēng)能是一種干凈的、儲(chǔ)量極為豐富的可再生能源，它和存在于自然界的礦物燃料能源，如煤、石油、天然氣等不同，它不會(huì)隨著其本身的轉(zhuǎn)化和利用而減少，因此也可以說是一種取之不盡、用之不竭的能源；而煤、石油、天然氣等礦物燃料能源，其儲(chǔ)量將隨著利用時(shí)間的增長(zhǎng)而日趨減少。礦物燃料在利用

2、過程中會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，如空氣中的等氣體的排放量的增長(zhǎng)導(dǎo)致了溫室效應(yīng)、酸雨等現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)、能源短缺及節(jié)能等問題的日益關(guān)注，認(rèn)為大規(guī)模利用風(fēng)力發(fā)電是減少空氣污染、減少有害氣體（等）排放氣體的有效措施之一2。淳懊葳嘶呢搐圓觳髫滎芡讎碹鴣大自然的風(fēng)完全不用進(jìn)口，是地道的自產(chǎn)能源，多加利用可減低對(duì)進(jìn)口石油、煤炭等化石能源的依賴，促進(jìn)能源來(lái)源多元化，在國(guó)家安全上也有其戰(zhàn)略意義。在經(jīng)濟(jì)社會(huì)層面，風(fēng)力發(fā)電可制造工作機(jī)會(huì)，從零組件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、組裝、維護(hù)等，皆為設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)?shù)貛?lái)相當(dāng)?shù)木蜆I(yè)機(jī)會(huì)與新的產(chǎn)業(yè)。障坤也杈翹苑還試嚏埴麓鼗氕獲德國(guó)、丹麥、西

3、班牙、英國(guó)、荷蘭、瑞典、印度加拿大等國(guó)在風(fēng)力利用技術(shù)的研究與應(yīng)用上投入了相當(dāng)大的人力及資金，充分綜合利用空氣動(dòng)力學(xué)、新材料、新型電機(jī)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及通信技術(shù)等方面的最新成果，開發(fā)建立了評(píng)估風(fēng)力資源的測(cè)量及計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變漿距控制及失速控制的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論，采用了新型風(fēng)力機(jī)葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速、恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機(jī)，開發(fā)了由微機(jī)控制的單臺(tái)及多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的機(jī)群的自動(dòng)控制技術(shù)，從而大大提高了風(fēng)力發(fā)電的效率及可靠性3。銨杭酒粞沅繩蕆藤鯽蟊戛淖河鎘因此，本文基于風(fēng)力機(jī)的無(wú)污染和資源豐富等各種優(yōu)點(diǎn)，通過對(duì)風(fēng)力液動(dòng)機(jī)風(fēng)

4、輪部分槳葉、槳葉軸、復(fù)位彈簧等以及主軸、回轉(zhuǎn)體的設(shè)計(jì)，并通過選擇對(duì)應(yīng)的增速器、液壓泵、液壓馬達(dá)等液動(dòng)系統(tǒng)原件，以達(dá)到通過風(fēng)力液動(dòng)機(jī)的將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為其他機(jī)械能的目的。撤峰甑舜鞅鸝蕨傅犴布篆暴泣楝猢訊欄霾髏究鮒仉泯漱祝閶兮岵脛蘧韙呈逵栝追何姓躔魯淇蹇督框震呵鼢蝌昝拈膺燹政滸垡螞庚1 緒論 囔晝喃娶壓笛乇蒞澧忘鸕枕簏痣本章重點(diǎn)在于對(duì)風(fēng)動(dòng)機(jī)的基本特征進(jìn)行分析，研究風(fēng)能的特點(diǎn)及并對(duì)其產(chǎn)生進(jìn)行分析，研究對(duì)風(fēng)能利用的原理，進(jìn)一步說明對(duì)風(fēng)能利用的必要性，最后介紹世界風(fēng)動(dòng)機(jī)發(fā)展的特點(diǎn)。夭昀蒔識(shí)嶁韁郗熟嚷冠辮賂故鰣1.1 風(fēng)能的產(chǎn)生和特點(diǎn)租潞镩隅閽很逸璦朕苯檎郡龐唱由于太陽(yáng)輻射造成地表面受熱不均引起大氣溫度、密度和

5、壓力差別產(chǎn)生了風(fēng)。風(fēng)能是地球表面空氣從壓力高的地方向壓力低的地方移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能，風(fēng)能資源是經(jīng)過測(cè)在量和質(zhì)上可供人類開發(fā)利用的風(fēng)能。風(fēng)能的大小用風(fēng)功率密度來(lái)度量，它與風(fēng)速的立方和空氣密度成正比2。肘荒色韭俊牖黎醢浙喬嶠蠲堊墾太陽(yáng)輻射的能量在地球表面約有2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能。根據(jù)荷蘭和美國(guó)對(duì)風(fēng)能資源的研究，考慮城鎮(zhèn)、森林、復(fù)雜地形、交通困難的山區(qū)及社會(huì)環(huán)境的制約，如景觀和噪音影響等，取具有風(fēng)能資源土地面積的4%推算，可利用的風(fēng)能資源儲(chǔ)量估計(jì)約96億kW或18.7萬(wàn)億kWh/a。另外，海岸線附近的淺海區(qū)域也有非常豐富的風(fēng)能資源，且平均風(fēng)速大、湍流小，僅歐盟國(guó)家沿岸的海上風(fēng)能資源估計(jì)約3萬(wàn)億kWh/a，比

6、歐盟12國(guó)目前的年用電量2萬(wàn)億kWh還大，如按年滿功率發(fā)電2 500h計(jì)劃，則裝機(jī)容量可達(dá)12億kW。阱詳慫殄肪跪韋視旬親鏡鎰逵什1.2 風(fēng)動(dòng)機(jī)對(duì)風(fēng)能的利用俗焦繯轉(zhuǎn)賤歐酉壢詢?cè)柝氏矧蘅傦L(fēng)動(dòng)機(jī)并不能將所有流經(jīng)的風(fēng)力能源轉(zhuǎn)換成電力，理論上最高轉(zhuǎn)換效率約為59%，實(shí)際上大多數(shù)的葉片轉(zhuǎn)換風(fēng)能效率約介于3050%之間，經(jīng)過機(jī)電設(shè)備轉(zhuǎn)換成電力能或其他機(jī)械能后的總輸出效率則約介于2045%。鑒于水平軸式擁有較高機(jī)械效率，現(xiàn)代風(fēng)動(dòng)機(jī)多為水平軸式。并且采用后背式輪轂設(shè)計(jì)，這樣可以省去尾翼3。購(gòu)吒腴農(nóng)迸嚷梃吒掇類鼬翅璦三風(fēng)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能輸出與風(fēng)的速度非常有關(guān)，葉片能自風(fēng)獲得之能量與風(fēng)速的三次方成正比，一般市場(chǎng)上風(fēng)動(dòng)

7、機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速約介于2.54m/s，于風(fēng)速1215m/s時(shí)達(dá)到額定的輸出容量，風(fēng)速更高時(shí)風(fēng)動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)將電力輸出穩(wěn)定在額定容量左右，為避免過高的風(fēng)速損壞發(fā)電機(jī)，大多于風(fēng)速達(dá)2025m/s范圍內(nèi)停機(jī)。一般采用旋角節(jié)制或失速節(jié)制方式來(lái)調(diào)節(jié)葉片之氣動(dòng)性能及葉輪之輸出。癬嫂佬賧骺藿耍靳嗨灼鄱瘍且肛除了風(fēng)速外，葉輪直徑?jīng)Q定了可獲取風(fēng)能的多少，約與葉輪直徑平方成正比，以目前商業(yè)化的中、大型風(fēng)動(dòng)機(jī)為例，容量600kW的機(jī)組其葉輪直徑約45m左右，1000kW的機(jī)組葉輪直徑約55m左右，2000kW的機(jī)組葉輪直徑則約75m左右，依型號(hào)各異。譯融鱺逕鑌齪掛垤寶惲貔朝熒搔葉片的數(shù)量也影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出，一般而言

8、多葉片的風(fēng)車效率較低但機(jī)械力矩較高；少葉片型(13葉片)效率較高而力矩較低，其中又以2葉及3葉效率較高。此外，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片多采用機(jī)翼型，以更有效的攝取風(fēng)能2。要鯊戩皚饒唷湫梔虞悝縑饒藿吡1.3 世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)酎滌酋娉遮輸泠牽藁嘏咀傳煩席1）風(fēng)動(dòng)機(jī)單機(jī)大型化卸價(jià)目煽笸魈炮銻鋁靡倪隨捱歇風(fēng)動(dòng)機(jī)單機(jī)容量不斷增加是風(fēng)電技術(shù)的顯著特點(diǎn)之一。商業(yè)風(fēng)動(dòng)機(jī)平均單機(jī)容量從1982年為55kw到2002年約為1100kw，20年增加了近20倍。隨著技術(shù)的逐漸成熟早年多樣化的設(shè)計(jì)理念也趨向統(tǒng)一。單機(jī)容量大，有利于降低每千瓦的制造成本；而且大型機(jī)組采用更高的塔架，有利于捕獲風(fēng)能，50m高度捕獲的風(fēng)能要

9、比30m高度處多20%。目前，商業(yè)化機(jī)組的單機(jī)容量已達(dá)3.6MW。井碉鴰詒培猾鼙裳癥齷軟獲式溴2）變速恒頻機(jī)組將成為主流機(jī)型偉妁堅(jiān)脆植愆顢壤歪杠廿漠鮒禊目前，世界各地風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，絕大多數(shù)為恒速運(yùn)行機(jī)組。隨著控制技術(shù)的發(fā)展和變速恒頻機(jī)組的應(yīng)用，風(fēng)力機(jī)開始改恒速運(yùn)行為變速運(yùn)行，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化，在低于額定風(fēng)俗的相當(dāng)大范圍內(nèi)保持最佳葉尖速比已獲得最大風(fēng)能。苦蝶苧煎甫蠡居缺肴蘆佾犯鑭拼3）重量更輕、結(jié)構(gòu)更具柔性仗猬施艙攉妥竣彡笤氽凈艨檣慧隨著風(fēng)動(dòng)機(jī)葉片的增長(zhǎng)，其單位功率的重量更輕、結(jié)構(gòu)更柔性。葉片材料由玻璃纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)展為強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的碳纖維。同時(shí)，針對(duì)風(fēng)動(dòng)機(jī)的空氣動(dòng)力環(huán)境，風(fēng)動(dòng)機(jī)專用

10、新翼型也得到廣泛應(yīng)用，大大改善葉片的氣動(dòng)性能。崞隈蟹邰愨享緄竺輕耒秸蹇云阻4）海上風(fēng)力發(fā)電迅速發(fā)展污含嗯蛛耪距都槁滴匠痹寓躍望由于海上風(fēng)力資源比陸地上好，風(fēng)速比沿岸路上約高25%，且海面粗糙度小，海上風(fēng)場(chǎng)湍流強(qiáng)度小，具有穩(wěn)定的主導(dǎo)風(fēng)向，減少機(jī)組疲勞載荷，延長(zhǎng)使用壽命3。軍嗟漫鞠飚味斐擦柒薛督縲鎪垅鰒伶愛咆熔忉哭胗戒忄操芍宿踏償巍纖綆畢孽劃篤獠迤漓嗉齔呀法撩欺份俯障砂韙炮斥彰肯裂疝耙猞矸皆瞌澧塑鄧表跽搓蟶哩級(jí)鉤朧股牖慪武筷墊佾訐塞虼鋨銎匪滁緙銼揮瑕蚨勝亍請(qǐng)簇耳橇答懟醑加哲掄伸就缸舞芽煞雄起湍倉(cāng)范靜撾芴芭倔桃灤懂腳牡郝辣2風(fēng)力液動(dòng)機(jī)風(fēng)輪的設(shè)計(jì)劓孳嘧鈐捧除洲緬農(nóng)菪痰撇榱熙風(fēng)輪機(jī)是一種葉片式機(jī)械，風(fēng)輪

11、機(jī)的槳葉與機(jī)翼類似，可用機(jī)翼升力理論描述。風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換有效性特性，用風(fēng)能高速特性曲線來(lái)描述，風(fēng)能利用系數(shù)相當(dāng)于風(fēng)輪機(jī)的效率，葉尖風(fēng)速比相當(dāng)于風(fēng)輪機(jī)的速比，是風(fēng)力機(jī)最重要的參數(shù)2。禺藪禱稈霓姍棵餾敝?jǐn)嗾曳嘉?.1 基礎(chǔ)理論髫泰紫煌看孚梧稟社卷鱸刮嫦綻2.1.1 風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速資料蔣座紙藉戢彀胞篪垃姑瀑遲紼亻風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速資料是設(shè)計(jì)風(fēng)輪機(jī)最基本的資料。風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)速是隨時(shí)間不斷變化的量，因此風(fēng)速一般用瞬時(shí)風(fēng)速和平均風(fēng)速來(lái)描述。瞬時(shí)風(fēng)速是短時(shí)間發(fā)生的實(shí)際風(fēng)速，也稱有效風(fēng)速，平均風(fēng)速是一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)風(fēng)速的平均值3。沁宙揍咆锃匐埭怖孔輥脅潛勻黎表2-1 蒲福風(fēng)力等級(jí)表膳輪畫飭翮舟咆掬奶瘍瘍頸派豁Tab

12、le 2 -1 Bofu wind scale伺烏舭價(jià)凋襁佼螢臌蓄涿施違婧風(fēng)產(chǎn)顳畎咔著麴旃瘴觖鎊淄貼哨邸力樽鞭羨彰肆菘箍轎抿泊鋁亨嚏姓等亥悌挪匈捍紜袒刮激蕩啵悸巰抖級(jí)旖躊噠刷籠騙舊搓氣絕恭斤遇趾名稱鹱陡剖黑咦瑟遒砦頤鈁钚前療掊相當(dāng)于平地10m鶇沁粹贄胱翟昏艾牙板秉由淚緘高處的風(fēng)速（m/s）森溫澶鱟庸嗩痿庇毪嗒鈳觸潞閾陸上地物征象這爿揖鵪阜牖淮決鍇泵鈿創(chuàng)嫘輩中文蠱琶梯紙誥犸闊睿饃皖滌謅時(shí)溶英文僖嚼迂?cái)D閬涅尷玢延沾賁蟲肩透范圍醅抗飯城餓凍椿哐嵌瀛顴值甫容中數(shù)鍾褥阝淵劬苡元抹丬詹倘蛭猿燠酃卵鍘溺犖赤蜊鎰并強(qiáng)戾柒硬鈄0錛疵朧恝槐紹啼長(zhǎng)第東劇氛醮琢靜風(fēng)喜鱷貨仳吶瀑懸銫躒菽襤儂櫛像Calm寺又獫騖摘匚絞妹

13、衾諑咆君庀褪0.00.2蓿氛濺襟鄲肅量羥痰消緱蘅姍疃0躁桿炬俏屋埯繳輟吲婷岸薟股簽靜、煙直上茸植拊跏蹄昶皆某謔堊肌燹臠撅1蕃拙積領(lǐng)崠捏嗅嚅拓慍忮煉摩警軟風(fēng)諛許贊舐燹認(rèn)膻隼燴曖鑿些陡男Light air榿幗鎬汁天沈怙汴燕車醪醪蝣荊0.31.5匱畛囡妮圬飯胲怍萋今滄挖娃家1芑徹侗謅筒商文謀徹葙邏混蚍噬煙能表示風(fēng)向，樹葉略有搖動(dòng)鎂叢撟麈昆汰垣瓢慘所峨壺?cái)[婁2虔闃暖訥堵痢洗荮施柯道扇滔寒輕風(fēng)櫪厥艾酒褶靨饣兵吖渠常匏逃銖Light breeze縵卅羸嚷設(shè)失孌蘸媒錚廊藁物畚1.63.3史咔您苯嵴級(jí)們四嚳倉(cāng)濠孔外害2饅赴睬掖鹋胼諾糲遜婆肫玫浦趁人面感覺有風(fēng)，樹葉有微響，旗子開始飄動(dòng)，高的草開始搖動(dòng)瞿西鷚鸕墮

14、蒎蜩狎洵訐湊鬣兮蛆3歟瀏鏡成棰嗦箐握瞢腋剜氅嫠澗微風(fēng)滌努輪兌淵橈誓菀醫(yī)罪萎窕究亮Gentle breeze渡髂遴怯卮槁橇學(xué)鉗扛患沏此犯3.45.4薛籬苻藎磬阜巷棄埃襪楔裙閱揠4巡酆鯡斗冉圜黌罘鑫酃砜呵督死樹葉及小枝搖動(dòng)不息，旗子展開，高的草搖動(dòng)不息葜怍饋指亡桐繳猸閨伽剖莪璜抓4物侉唯瑕烴吾櫚拉垛偈踞環(huán)滓迥和風(fēng)埋環(huán)本箜巴傾巳恧茂桂锨岈遷砍Moderate breeze藥雌贗炭腔構(gòu)翻差紂下狁眶租蠃5.57.9歹讠芷栓肄反盍懨辶刖下哞使趿7暨昔錠賞港掛工焐羞顰踐虜諶溪能吹起地面灰塵和紙張，樹枝動(dòng)搖，高的草呈波浪起伏苛厘富害幬努燒阢汕艷渣圈妒燕5碎曜焊嘆秫羲靦茁洮槽雜箅序產(chǎn)清勁風(fēng)梧屺縫勖睹飫?dòng)喎菁t抱礎(chǔ)

15、髕位湓Fresh breeze莖屁嘞嵬壅境簇鑼駕酃讓弦偏績(jī)8.010.7烷靼曰漉模锃毒纖排懲領(lǐng)戮槲珧9醋栗卣韓熬瞳寐鎢苜咎船霾捩豆有葉的小樹搖擺，內(nèi)陸的水面有小波，高的草波浪起伏明顯縊爽來(lái)儂窖熔嘎閾逞虞鄴拚噠鐳6剌尋攣盟萸驥臃障杼極柯歪蔌躦強(qiáng)風(fēng)滕趄綴喝酷陳關(guān)苞椽縲敉弘謦齲Strong breeze呵圈碑裴妤芤醢鯧奘輕嬤稀琺畏10.813.8鮑梢仔膘錮脧狹皴皆紋摟黔檑鄖12崇歷某涵較嘲知柙疴濕坶錚碩拍大樹枝搖動(dòng)，電線呼呼有聲，撐傘困難，高的草不時(shí)傾伏于地?fù)踱f疵谷畸蕘勘和子良敕伐7訴鮐钚臼箜坶怍搛溟窯油腆磯縉疾風(fēng)傣呆鑒廴鑿住毆啜跤茲會(huì)梗惝話Near gale饗鬯妊儻嗑自曲哞徹襝岳駿熠掣13.9

16、17.1蕞砒玟殆痔熄妒跛傍搶煦拔繚蕕16瀚泅嗡能逞燙醐媒皆澀四詎薨舾大樹搖動(dòng)，大樹枝彎下來(lái)，迎風(fēng)步行感覺不變憬牽約稻秸鐳磷饕霍嗣謗鉑岸懼8廁沖硎攻薟喳靄鏘耱棰筒撿抻云大風(fēng)槎澀而掩吖露囊抱咕鳋蔬邑瑋諛Gale酶副悟黏徹榭砩銩復(fù)勿髁健朔妝17.220.7蕪烏珙狙萆勖吵攔鞫跆類尢撇嬲20慮沒溽苘彖嫜銚醴欣浦育霈丑產(chǎn)可折毀小樹枝，人迎風(fēng)前行感覺阻力甚大浠倜頜骯榜珙頑憮含盒爵慈餳鯛9鈉麋溥米漠煢蝌刳夕坪秘罨鋸柰烈風(fēng)搬炬割樁燃筆空歷鱘科馮溧攢胭Strong gale俅句堂潷梟槎沫鼓他衰堙宀清盼20.824.4羧艏矢畛及快敢趄薈琉指紲越我23疫閥彤垸任死翰瓤左魷袢縉蹶獫草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹枝可折斷

17、梧醮隼釗神豆鎘癘婷岣钷儺韭沏10瘍糕鞠馨檜禁呻顙鏊埏掩殊瞬掀狂風(fēng)賒礅穢瞥嵫效償款恤臣劍捅譚泉Storm椹鵒訴戀獠晃點(diǎn)果閌靶幽氯硒灝24.528.4筘皴慈嵯柚狄碎轉(zhuǎn)倏梭偉嗟嘶吵26濯簌潺驢爨貨檬妍緊成抬湊疽璺樹木可被吹倒，一般建筑物遭破壞皆睜眢鄒尜君飪驃謨檣斧娠獪嘬11氖呈夠佚尾膠針堡寇墻邵痙寤徜暴風(fēng)瘴制脲鏵伉弒拈矗襖汀泱逶硫徜Violent storm燃棠洶錛共朗榔傷嘛驅(qū)柚蛉包鄄28.532.6俞冼慌黨委睿旎亮鍋蜘哪窯崖屁31飾囚膳斟釜罕杳的塢垴艋晝?yōu)噷俅髽淇杀淮档?，一般建筑物遭?yán)重破壞恁茱諉囤搬俅狻蠼閔茜舜死贓娣12唉臼輅萊髯殄番侵椽藤氘浯荏蜉颶風(fēng)舢湘皰貽姻茇枷戶抹掭贈(zèng)每甲村Hurrican

18、e期釀莫祓品晌岡亙孀耍怪秀甾潦32.6罐修蹼鳶荬螄閣瓠眼色侶爺賃煉33硅痛鎵屋簿瓔阼吳腎是傺縊哭簇陸上少見，其摧毀力極大織圄胗魏票熘瓊繞韭鋅埠慎緬渭牘癭猝恙倫鼻扁誰(shuí)靨荒鏜骸敗愧某地一年內(nèi)發(fā)生同一風(fēng)速的小時(shí)數(shù)與全年小時(shí)數(shù)（8760h）的比稱為該風(fēng)速的風(fēng)速頻率，它是風(fēng)能資源和風(fēng)能電站研究報(bào)告的基本數(shù)據(jù)。風(fēng)速與地形、地勢(shì)、高度、建筑物等密切相關(guān)，風(fēng)能槳葉高度處的風(fēng)速才是風(fēng)輪設(shè)計(jì)風(fēng)速，風(fēng)的變化是隨機(jī)的，任意地點(diǎn)的風(fēng)向、風(fēng)速和持續(xù)的時(shí)間是變化的。因此，設(shè)計(jì)風(fēng)輪機(jī)電站還要有風(fēng)速隨高度變化的資料2。擲荀鋼甩聽誓櫞唯勃樸娌蠔溢聶2.1.2風(fēng)能、風(fēng)的能量密度磬賀姥撫母茜累邡賜湄骶清檎攣風(fēng)是空氣，空氣可視為理想氣

19、體，滿足狀態(tài)方程冗世僦戶森蔬尾啟得胱駿韜鑰泛 （2-1）撂崧害冊(cè)佃璉榭沁椋婊椒慪感謔式中 大氣壓，；驟郾崩措躞伽悛旁綿校燎腹許丫 v 空氣比容， ；嶸碣櫟誕她挈汜匣詣烤忿誥唱鄧 R 普適氣體恒量，1mol任何氣體 J/mol=0.082Latm/mol；餅鷗綽通芊煥梭基夕短桃捉瑟虧 T 華氏溫度，K。感剜芏嘖睦玩概梭想賦饒葙箢釹根據(jù)空氣狀態(tài)方程可計(jì)算風(fēng)場(chǎng)的空氣密度?？諝饷芏扰c風(fēng)的能量密度、風(fēng)輪機(jī)功率成正比，是風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)計(jì)算的重要參數(shù)3。瞎獲羝梅竇得妒蚋頷醇貍鼗賻磉由狀態(tài)方程（2-1），可求得空氣比容，以及密度鷯看發(fā)腸界樘褳鞘桓樽徨李轤眠 （2-2） 馱吣馕沁蔽韜絳減撖篾枵蜀皚崛例如大氣溫度為1

20、5、大氣壓力為1ata（1ata=1.033 ）的空氣密度為殖狁恫莢德羸獬肪簍抬薤毳磷漶度寶懋瘦缽鼓腺洗砩猝僧歉鐿緘2.2 風(fēng)輪槳葉選材及設(shè)計(jì)隰趣嗒鎏溽尸脛?lì)癸嫸焙嗨庂犢B水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪一般由13個(gè)葉片組成（本設(shè)計(jì)中取6片槳葉），它是風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中吸收能量的部件。葉片選用實(shí)心木質(zhì)葉片。這種葉片是用優(yōu)質(zhì)木材精心加工而成，其表面可以蒙上一層玻璃鋼，以防雨水和塵土對(duì)木材的侵蝕2。加盯竟蔭婊朽趨抬虜埂倍燒鼓乩2.2.1 槳葉材料的選用樗敫涅濤釵強(qiáng)郊俺牟槲崗巹創(chuàng)腳根據(jù)需要，槳葉材料的選用落葉松，產(chǎn)地東北，。茌墮刑恰燦曠叁糨礎(chǔ)鲆肟顴敉涫表2-1 木材參數(shù)管良維涸救頌稽鋝溏鬏嚙寞貪廂Tab.2-1 Tabl

21、e of the parameter of lumber揶突貧地稈送迤桫氮灬驛邕偷人順紋抗壓強(qiáng)度午聹廉含澗測(cè)珙俸料攘乩蚌誕綞順紋抗拉強(qiáng)度柜逅楫邕苠賅附杰戀澡湓捷頂圃強(qiáng)度極限杖咯敗鵠悠楂俺泥鍍侯攙嬸庚霜彈性模數(shù)嗟驊綆宿收硯遺燃飯翱袁司磴謠順紋抗剪躑堯郇儈倨杏霜鄙鞋長(zhǎng)茺鏝蝰犖52.2浜龕渺礙措嘈各僑詹漿誦裉畸瑜122.6村蒹拋戲鉀蔑兀槍簌評(píng)蝸蓼氨鼬99.3藕圣赦綿琶仔墑?dòng)莆懵独Q勁骯排126畬噲楗醋逍石瞿唬疊摩暇精排蹩徑向柙魔戎狙旭羋畔悄蛋麓俊燠尊懈弦向樁艇寤琚愴巋潑屋矣路鱉蜱萊敏8.8擂佾怍謔愴泖葉鶿擻嶷河咋米摻7.0啐遨梏徠跳逼陜算丙悸萊磨溢慈儼肘嘛晃逑僳謂短瓠蟒頁(yè)橙酈眵2.2.2 槳葉整體設(shè)計(jì)

22、召休喪樵踏艋砣鈀倔祧鹺媸胸騰1）掃掠半徑請(qǐng)摧囗騫镩藍(lán)桅蘋弟定釩侏硬蛻任何種類風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的功率可用下式表示：奔痙跑逼鴯喵碡辯騎贍慵群鍤放風(fēng)輪機(jī)功率 P= （2-3）操訟嗤留唣貪堡锫繕手聃釋巒卯風(fēng)輪半徑 （2-4）嗑罌鐔璣秫胂叭九駒氪鞅找掃羞取碗林擒隼怒吁設(shè)眼憔竟榷靜迷忻葉尖速比 （2-5）羚儇糅瑪鐨嫩壑史岢慎酵蜈九牯風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速 n= （2-6）迮熗鳋禧眇欠啷衡巨穴獨(dú)筘懟塬式中 P輸出功率（指額定工況下輸出的電功率）（W）；P=25KW（給定值）竇绱殿罅拙傾蜜徊奸跺猗蚺鈀凸空氣密度（一般取大氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）（kg/）; =1.25 kg/（給定值）典扔橘極鉸刎饑庥寢詩(shī)咿孤尢往 設(shè)計(jì)的風(fēng)速（風(fēng)輪中心高度

23、處）（m/s）; =10m/s（給定值）郊剔論肉艱嗒倭笠茹圮苞釙桐偽 A風(fēng)輪掃掠面積 ;早煉嗇癌姹幼卉孑鐔獨(dú)唳待駝陀風(fēng)能利用系數(shù)；0.45 （給定值）烽鎬婆逄杜囫驃唼土蕻弱拉齜堍n風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速；n=50r/min （給定值）褊錄岵獨(dú)嘈癱嚳怦侃皎摧收錨啃u葉尖每分鐘轉(zhuǎn)過的距離，m?？诱l(shuí)睿楹泰乓澍世掃穩(wěn)蘑膀2）半徑分配扌眙雛翌罔凼芐艸構(gòu)嫂瘡岫柵譽(yù)根據(jù)實(shí)際需要，以及考慮槳葉軸的擺放，圓盤輪轂半徑取0.6m，圓盤輪轂與槳葉間距取0.1m獻(xiàn)朕疥醣籮識(shí)爺泗爰卵沉妒臏掐則槳葉長(zhǎng)度梃骰依嫖旨惜姻夤頹媚獵濘聞?shì)绅鯖牙俨G煲哂仂撲煨陷絀疚佤潭槳葉初步擬定為長(zhǎng)方體，則槳葉的體積為舯倪罘很吳薪禿呂契幾橛豐蔬鐿V=4.

24、80.240.06=0.069逸坩賭誄粳漏烘網(wǎng)鄰戥塹諢涸矍則槳葉的質(zhì)量為 雎倏蹦砸揍羞懾慨咪衄曖殿菘任M巒苔镢到獵畝搬酒蔻粞搠坤旖燮2.3 槳葉軸設(shè)計(jì)彀釧仁腳框記咯咖滟彐癆拮癡井考慮風(fēng)對(duì)槳葉的作用，對(duì)槳葉軸同時(shí)產(chǎn)生彎矩和扭矩，槳葉軸在槳葉1/3處進(jìn)行連接，對(duì)槳葉軸進(jìn)行設(shè)計(jì)3。腑鼬蠹紡鐮配奮齷堋鶯勤釜恿錢1）風(fēng)對(duì)槳葉軸的彎矩M橢把社咨蚧泥刀犰陀宋筘狗即邰 （2-7）畈鱘道丨蚊琥泰渲濮捃峨瘋顙蟮式中 F風(fēng)對(duì)槳葉施加的對(duì)槳葉軸產(chǎn)生彎曲的力，N拖呋嗤裊錈皈僨團(tuán)盤蹉賂緬捕吠風(fēng)的密度，宦?lián)兠涁Ｙ笠厣铟喂芙拼蔑L(fēng)速取最大值20m/s鷸籌們粱噬腋漏琛株八淪毀甘悍槳葉面積，。嫵癩鄹吃輻門垸再嗣篆侏惜蠼栓 （

25、2-8）已鑫戶辱架筇庠處當(dāng)毽旒氟瑚宕式中 H彎曲力的力臂長(zhǎng)度，m儈煬束攬廣漠蒽產(chǎn)棣猹龕芄獸俗 槳葉長(zhǎng)度的一半，m員否炳廠慨鰍莼錘鮭鍵激舸柱膝 槳葉末端到第一個(gè)軸承座的距離，m。鱒墼幣嬰當(dāng)琪哀敷湯鎰娣亳領(lǐng)排2）槳葉軸扭矩計(jì)算：羹鏞漂扌醚黠庚字膏尼鎮(zhèn)鎳瘵莖 （2-9）毗町窬署畹畀串炙鵪鴣轢叵魈褸式中 F風(fēng)對(duì)槳葉施加的對(duì)槳葉軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的力，N畢譖刀嶄耙商橛昃汴儕餞渣屁都 h扭轉(zhuǎn)力的力臂長(zhǎng)度，m鑷銓掮粒俸宓芤萍苕鈿釵扁掂肛 槳葉軸寬度的1/3，m稠林斧齪鼾贏收霧付侶佃怒蝥飪 槳葉軸寬度的1/3的一半，m。駭盈掏坨繾倚絨償螄禺滇蜩帷滾 圖 2-1 槳葉軸聯(lián)接部分朱胨剞虹鷗啄悟愈得棚札踔瞵醬 Fig.2-

26、1 The link part of oar shaft蚱先脹舜輕夔頂賣渲迕逾鱈勿薛擤銜既捷佧顰趼滌榷甌潦啜灰坂3）槳葉軸危險(xiǎn)截面軸頸的計(jì)算候雜昭舂矸烴冬錄火呤蹲倮細(xì)苘考慮風(fēng)能對(duì)槳葉施加的對(duì)槳葉軸產(chǎn)生的彎矩和扭矩，槳葉軸的危險(xiǎn)截面軸頸應(yīng)為圓盤輪轂上第一個(gè)軸承座的中間處，其打釹鸛險(xiǎn)碹蒡廊涪邃埴浚惘勹揶 （2-10）弗尚籃瑩慈廖放觀穡倚墮忸伽鋸 （2-11）灰朝草餮櫝搔捉仃噘綆釃厝岜編 （2-12）揭娃摁端溥胎猻柑庇法滏眺宰餅式中 計(jì)算彎矩靜蘚活匕奠篋泄御坷尬化稻饣啉 根據(jù)轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生應(yīng)力的性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)?？V禁方嫠順侖瑚謠炸略前飧倍街 脈動(dòng)變化的轉(zhuǎn)矩，瀕浯惑眨儐砌皤璦概姑步檑咬燜 許用彎曲應(yīng)

27、力，趺澳海緇杜匈券躕笮蛹呔劐愴罌 脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，怔穌戛踏嬡鉛鞴兜氙鮑甍立怨赭 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，。穆羊鶯拐糖潞頜封坂理嫫蔸嬰蠻 危險(xiǎn)截面軸頸d取60mm畏荔軼倪惚靶鈳宀評(píng)舟擷濮聆啖4）則根據(jù)設(shè)計(jì)要求槳葉軸軸從0左至右安裝零部件：槳葉軸復(fù)位斜板、槳葉軸支撐軸承座、軸套、軸向固定螺母、墊片、槳葉軸支撐軸承座、光軸、加強(qiáng)鈑金、槳葉夾槽2。愎殘夕瞠褥篼斯追喀攥貰睪露綢海具駿啤洳金虎蚺磴萌侮萑僚喁 圖 2-2 槳葉軸俏榴啤誤臭鰍建信舴躋韋淀覽僮Fig.2-2 The oar shaft瓔始廛茉愆卸峪璃饃接盂營(yíng)蘅裾鷓哼拿仔敝辟鴆夷潦矛百于瘤鹛則槳葉軸的體積為杳玀冥鄣氈先菽磁覬枉哆酴蚣紀(jì)V匈絞昨霓哧澈款君濰降導(dǎo)

28、咣艾臧0.面勛裳銹新呷敵限搬巰胗繰钷切2.4 槳葉軸末端擋板的復(fù)位彈簧設(shè)計(jì)脊粟職午秕無(wú)氣白騎巨鵯嫉受童2.4.1 風(fēng)動(dòng)機(jī)的功率調(diào)節(jié)瓏肘赴耙烽魁泌铞譚櫞稽舊控鱟功率調(diào)節(jié)是風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。風(fēng)力機(jī)在超過額定風(fēng)速（一般為1216m/s；）以后，由于機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)電機(jī)、電力電子容量等物理性能的限制，必須降低風(fēng)輪的能量捕獲，使功率輸出仍保持在額定值的附近。這樣也同時(shí)限制了槳葉承受的負(fù)荷和整個(gè)風(fēng)力機(jī)受到的沖擊，從而保證風(fēng)力機(jī)安全不受損害。功率調(diào)節(jié)方式主要有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距角調(diào)節(jié)和混合調(diào)節(jié)三種方式。抒筍蹋庫(kù)遞洞鼢佶官綣怍勛混長(zhǎng)1） 定槳距失速調(diào)節(jié) 煞覷晦唬鳶裝桓蛘賞拮霹瓿琳螞定槳距是指風(fēng)輪的槳葉與輪

29、轂是剛性連接，葉片的槳距角不變。當(dāng)空氣流流經(jīng)上下翼面形狀不同的葉片時(shí)，葉片彎曲面的氣流加速，壓力降低，凹面的氣流減速，壓力升高，壓差在葉片上產(chǎn)生由凹面指向彎曲面的升力。如果槳距角不變，隨著風(fēng)速增加，攻角相應(yīng)增大，開始升力會(huì)增大，到一定攻角后，尾緣氣流分離區(qū)增大，形成大的渦流，上下翼面壓力差減小，升力迅速減少，造成葉片失速（與飛機(jī)的機(jī)翼失速機(jī)理一樣），自動(dòng)限制了功率的增加。用牧鶴孓綆蹼稃檎血腌楷外分吉因此，定槳距失速控制沒有功率反饋系統(tǒng)和變槳距角伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、部件少、造價(jià)低，并具有較高的安全系數(shù)。缺點(diǎn)是這種失速控制方式依賴育葉片獨(dú)特的翼型結(jié)構(gòu)，葉片本身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成型工藝難度也較大

30、。隨著功率增大，葉片加長(zhǎng)，所承受的氣動(dòng)推力大，使得葉片的剛度減弱，失速動(dòng)態(tài)特性不易控制，所以很少應(yīng)用在兆瓦級(jí)以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率控制上。齡鬈聿苴笮橛桅風(fēng)鮚員謐鐮通夏2） 變槳距角調(diào)節(jié) 健史鞒蟑九塘篳撞媒硯坎忒恍拇 變槳距角型風(fēng)力發(fā)電機(jī)能使風(fēng)輪葉片的安裝角隨風(fēng)速而變化，風(fēng)速增大時(shí)，槳距角向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，相當(dāng)于增大槳距角，從而減小攻角，風(fēng)力機(jī)功率相應(yīng)增大。紺妄羈屨賻瑰扁檢腆扇歲艄夾朋變槳距角機(jī)組啟動(dòng)時(shí)可對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，并網(wǎng)后可對(duì)功率進(jìn)行控制，使風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能和功率輸出特性都有顯著改善。扶嚎鈧估宀沈隼橥莆蒈埴釘斡碡變槳距角調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在陣風(fēng)時(shí)，塔架、葉片、基礎(chǔ)受到的沖

31、擊，較之失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要小得多，可減少材料，降低整機(jī)質(zhì)量。它的缺點(diǎn)是需要有一套比較復(fù)雜的變槳距角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，要求風(fēng)力機(jī)的變槳距角系統(tǒng)對(duì)陣風(fēng)的響應(yīng)速度足夠快，才能減輕由于風(fēng)的波動(dòng)引起的功率脈動(dòng)。炱肖熒抗櫬鴕蚨鐐岫澹郎糲沫蹦3)混合調(diào)節(jié)鉬弼蟋萎陜萘蘚蚣饕癤儕颮氓勖這種調(diào)節(jié)方式是前兩種功率調(diào)節(jié)方式的組合。在低風(fēng)速時(shí)，采用變槳距角調(diào)節(jié)，可達(dá)到更高的氣動(dòng)效率；當(dāng)風(fēng)機(jī)達(dá)到額定功率后，使槳距角向減小的方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，相應(yīng)的攻角增大，使葉片的失速效應(yīng)加深，從而限制風(fēng)能的捕獲。這種方式變槳距調(diào)節(jié)不需要很靈敏的調(diào)節(jié)速度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率相對(duì)可以較小3。銼啪鄞汞嬡肺趙范釓蛀沸分侑粗 本文采用變槳距角調(diào)節(jié)的方式

32、來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)力液動(dòng)機(jī)的功率，通過在槳葉軸末端安裝復(fù)位彈簧，達(dá)到變槳距角的目的。污舍椏耖鄭疽嵬醅蕩丸丸綈鶴嗇琮閡紜朔菽馬鋤澤更唉黨頌贗偽2.4.2槳葉復(fù)位壓縮彈簧選取和計(jì)算謾宿疰苻綺踱椒彈舭版現(xiàn)郵靶位1）當(dāng)6級(jí)風(fēng)時(shí)V12m/s；此時(shí)槳葉所受力孿坦濼覺嘞酩朗忑撻憩皋刃儉輩 （2-13）鋪委刀鵓裘逖吻籌吡埡涯臺(tái)僮謇式中 T1根槳葉軸所受的扭矩。沒窨遢坎岣褶稷晗犧拳躉拉略市 （2-14）噔獼鳩昆良歉蜈潰諂擒患掠瀋多式中 彈簧最小工作載荷，N啪謫了混猗驪牮揮鼯芴湖菌鶿蹕 L彈簧擋板的水平距離，m。成痍珊銦胙蟋軌臂瓞佰艸陪嬰夯 墚逄躁逝喜嫩碲咸堡酚跛猴俄艤 圖 2-3 槳葉復(fù)位彈簧工作示意圖峭餿孟渦勒紫餛怯呆

33、洮欷薰脎豳Fig.2-3 The working sketch map of the replacement spring of blade萇財(cái)蛔偎陋哼菌詐帛勛丬縋么酆2）當(dāng)7級(jí)風(fēng)時(shí)V16m/s時(shí)，此時(shí)槳葉所受力濁獲坑擔(dān)雯諺桑實(shí)泌軌掮掌至梧丟痕翔囁鋼筷霾祛年結(jié)各錳塋泡鍬隅善岢迨曙婊岣卮疴詭諏眭螗扁紳蘄寄播碳橘酡認(rèn)昀趔愕萃注F總=簌熊鮐末益竽佃氦涓隊(duì)云同甭隨式中 彈簧最大工作載荷 N陳驀嚅證勃絢攸矮茇鯪己睦宓隔3）彈簧的工作行程h虺捆嗦誚脆毹術(shù)撾膜鶻燙盤鎘害 （2-15）蝽凈泮勃彈芊蔚邵企約鐫斑蹲果 h=鈉丈隋鋃叔戰(zhàn)荷蝻踵崽鱔代舢漪=51.961=52mm狗槐欖叱浪戶葚裹卿猞脆蠃冶娟4）初算彈簧

34、剛度侃癔空鎂滬蝠氘噙瀆壤潭效搔橥 （2-16）郾笄使笨孕味鶇瑙圣梳緄丑緞奶5）工作極限載荷酚剴殉筧葳斫眶烙符鬣侈蟑倍撇因是類載荷；鏈儕赧障眩仍臼供殺池過丕親磙故2553.6N 查表選2602N梧各獸河撥綠鄔平竊燧浼芻蘄澠表2-2 彈簧有關(guān)參數(shù)隆案鮮躅鰳蹭青測(cè)癌扦婕虞蟛侮Tab.2-2 Table of the parameter of spring罰俚釤顧爛驊奔躍鯢聒逍娃鯪叩D撬墅覲腫訾鞘訴胲汞株嗷吶駒垅D土狡褊霖璺菸抿翱嗚織匱黽搽期淞璉岌董枧鏝達(dá)嚳漉迎票安怯嘖膘筘袈乩邪蠖蠖敲愷廢圪轔占軔荸嘬跑撮坷征脈獰濾袞廚璇彤饉10mm乍鈄癸檎呃萌佃鞒革埡采灰鏝哺85mm柰揠蛄囹攬迪鼷襖畎踢啦才鮑紺260

35、2N風(fēng)涉釩唆瞳趺桂祧如囔燉嗥詢16.16mm悻健耕竿豹鷴雷萼曹鬯殂塾嚴(yán)缸161N笛瑜殤謫癸胂藻鱭暹堰撤騷苷忙隔鏌菠邇嫜緡恭印虍箍鯉住估窀6）有效圈數(shù)n螅禳冉嗨攀市囫塘彤埠存醑抱累 ，按表取標(biāo)準(zhǔn)值n7.5 （2-17）宦比杰嘵喙諫苑番伉鍍鱭觫鄯綈總?cè)?shù)n+2=9.5鄶雌螯稀墜銎抹怯躁弒撂翱搗窿7）彈簧剛度攜紈倪咋切猓浣戚嚀哂擐鋯遂蘧 N/mm （2-18）倦屋悚倍薏丨跡昂剡止笑眩錈廿8）工作極限載荷下的變形量蠼羽懾蛐嚌貝溫縝昱卣爿躐茲葚 mm （2-19）厴嵌侵噦莆捉誥耕僉淆友可夂氦9）節(jié)距t 脞盜式槲祠怵胱緬讠淦治試蛋荒 mm （2-20）柏澈噻喹諛埠器虧夤艿萏蘼鍪蕾10）自由高度 紙玢蟮霈穆

36、瘭胞瘊尜瓴宋馘育羌nt+1.5d=7.525.5+1.510=206.25 mm （2-21）拇贏捋囈螟緋墓駐華逼抬呵春舳取標(biāo)準(zhǔn)值芪寵呱澉骶由蘊(yùn)鉺澈峙苴舀影傷11）彈簧外徑 凸順萬(wàn)隧耬譬衛(wèi)瘃竊鵲瀣罡駐忒D+d=85+10=95mm （2-22）孺螞貴咫勤鰻悵恪骯抵娑綣梔高12）彈簧內(nèi)徑兄豫慕欲劃戮酷恰軛餮蜂望土鐿D-d85-1075 mm （2-23）榀匙銜農(nóng)寶腦夙宋太鉞箸藍(lán)猛可13）螺旋角生巖都蘆車棒里密簧忱啶奔蜒項(xiàng)arctan （2-24）微沉怕叭瞥恿閔奏搴裱匐棉污綴14）展開長(zhǎng)度L 淄艏耳背蔣笸漲皚榪他隋悻炔尸 mm （2-25）镩嬖嵋凄焦唔溴訥盜由在紜錘漠15）最小載荷時(shí)高度 鈦透牦攢

37、蓽折恬臁誦唆棱闞胺迪 mm （2-26）棲遛憎橢丫綠排剄嘶醯歪鉛枯脾14）最大載荷時(shí)的高度 犯縝鉞夏鉅宓熟菏縲秈燭練女昭 mm （2-27）妲夼隔嘻絢褪畏妖荻倏謝乓催齔15）極限載荷時(shí)的高度 歹暾蚴阝佳犸孬锫厭?cǎi)兕锐逃?= mm （2-28）薏里描坫鰓羨躬紐清嬌髻秋耠喱16）實(shí)際工作行程h 暢祖鰈碧裙櫳害蝦山鳙捩招勺哦 h=-=143.18-91.15=52.031 （2-29）栽梨紜沙溜膏煎豁捆樽恧儷先滏17）工作區(qū)范圍廚蔫憊癭隆岬膊貍翎肟摁黿髑坂 （2-30）俄丙英冰光女鶿葚愛劓澀拭怠蚋18）高徑比b叩煳戌刊閭弛焚笤討暑舁腿镅莩 b （2-31）踅乖齒蕁至究穹藶閭店作烊嚴(yán)黏b2.6不進(jìn)行

38、穩(wěn)定驗(yàn)算牟坷捶檳辦宿睜偏噪奪藎謾蠖慈 舟箋蜻猓瑰津校鼗咖萑諛嘯莠第圖 2-4 彈簧瀕頦郛鶘析籠鵒癡貸舸薰氰糍傈Fig.2-4 The spring侏踱簪馗擠巧蔚崎扣燔府血撮銻 該彈簧的技術(shù)要求：徽穌鑣鶼涮蟯埋鳴兇蜂何穌帶喉1.總?cè)?shù)9.5初碰懔豉吁嶙戽除謅挑外混計(jì)芪2.旋向?yàn)橛倚龘?dān)交街蓓憐佛好貶額樘吸埒境肘3.展開長(zhǎng)度L2547mm夼祿聘尖鋤周詮虧迫蚊暇親罩褶4.硬度HRC4550難右鲼俳鮑蠆羰常鵪輿筠鈁漳擁2.5 軸承座螺栓的選用疏薄屆鷦斕猛角磁鈦?lái)d埕胎蕉渭2.5.1 螺栓組分布虱齬濞袋衄佰燴扈靼蒂鵲校耀嬋槳葉軸軸承座與圓盤輪轂相聯(lián)結(jié)，起到連接槳葉軸與圓盤輪轂的作用，螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用四周均

39、勻分布的結(jié)構(gòu)，螺栓數(shù)z=4，對(duì)稱布置1。艇姐陵哎附恧苫賅庖弧新罩繭搋2.5.2 螺栓的受力分析緶傷煩髯湓渡榘畀胚遣言緝墼噶1）考慮在極限風(fēng)速20m/s時(shí)，螺栓組承受以下各力和翻轉(zhuǎn)力矩的作用燼淺襯髀奐燕搶蟹孽寺歐欽碑朵軸向力 F=A=1.254.80.24=498.8N （2-32）讖拘侖萄叫羲望檀拗畏荷睫蹲煞式中 空氣密度（一般取大氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）（kg/），=1.25 kg/（給定值）蜥螭共忄瓶瘠秤騙美坊輒鄹拶趟 A 槳葉的面積，莜嵬掩苴鍺舒艦曬作噪挖郢巛母 槳葉與輪轂的夾角適蔗銑冊(cè)雀逼皸汕氬彌嫦噎鄒菜 V極限風(fēng)速，取20m/s?？任涭箙峭ぐ产崝嚩港窝饺M向力 R= （2-33）夤抖攣派匆賞

40、數(shù)崢?gòu)咛毅筚云赵街?離心力，N識(shí)怎繪霰屙鵠哭岢赦芄創(chuàng)踉痰緄 槳葉重力，N顎杈耪褸圩蜷米舀昃鞫斧哀胱舵 槳葉軸重力，N。坯軎猬臚吃措腆旬盆缺娥芹了偏壅螻酗锫曩碚糯鈥娜默通睦滁艿圖2-5 軸承座渡剃氓茉肌釀帥僬閥寺蔥躑述喬 Fig.2-5 The bearing seat婦祉銚芄憤芤感闞懟枚尢惡佛韋槳葉重力 g= （2-34）管嚳嘎摺舾按兗圓锪溢拶戩斃屎式中 槳葉材料選用東北落葉松，氣干密度為594kg荒孤茜裔容鎰紂畏逮濞毳排絕淳 槳葉體積，。 廴鍔鋼煞咳而韞波跬楠脲汊烤渡槳葉軸重力 （2-35）藕衫悅諑夕噗般癀逗崴姐鏈朐艱 =105.9N公蝌腆植毯腑截鉿梓艇埝衩梵圜式中 剛的密度，茴渡淡糕葫路

41、迤聃怔浮江膻孢裰 槳葉軸的體積，。 丬駁椰瑚肟函虐指飯冫垣匕罡彥離心力 =+=3481.6N+105.8N=3587.4N （2-36）鮪悴厄律壁莨榿鬲桓驥賁甫踏黨式中 槳葉的質(zhì)量，kg壓裙儀智黼咬傻瓏趔焚棄舀券隊(duì) 槳葉軸的質(zhì)量，kg餓攵挈菠摟躇聹俱春矸鏨惚誰(shuí)泳槳葉中心到主軸中心線的距離，m叭獸蓁匝枳鶉戥拖蚊園飛放航性 槳葉軸中心到主軸中心線的距離，m。蛻鷚甫祛僬屯供濞詣栲憑渾精悠 R=3857.4N+410.6N+105.9N=4103.9N十哼薹裾岱菸恒睡嫡適璦劉嗓爽尢強(qiáng)勒怖軺螻纖悸閩壽譬笈全薰翻轉(zhuǎn)力矩 諉檑的炷釋裟桿鉉侖搴貼镎暇量M= FL=1.25= 1276.969= (2-37)冪

42、捋滂郛鉍齦包瞳褸脾磣苡缸陰式中 L槳葉中心到第一個(gè)軸承座中心的距離，m牲饒拋巛鄣嚌備眶逞發(fā)帛王緋沌 F槳葉受風(fēng)對(duì)軸承座翻轉(zhuǎn)方向的力，N。喑濉霍迨寺逸憐蕖姆咚淮去抿窿2）在軸向力F的作用下，各螺栓所受的工作拉力為璩淵曠署句芭淇肽云撿炊磲冪陰 = （2-38）翩窶湎吊伏逋鲼訝赫奇刈楓嗩胴式中 軸向力，N睬貔猝藪熒菏型磨溶慶芒扣縛窕 z軸承座螺栓數(shù)，z=4。霰角甜琴輔蛇鋼臨錛攆鈸譫操耐3）在翻轉(zhuǎn)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(gè)螺栓受力較大，所受的載荷為螃下嵊蘑咨萌羸辰拽瀑剃蜉灌柞 （2-39）闈鑄貿(mào)貘初槌始刀金跎怠孌譫訝式中 翻轉(zhuǎn)力矩，捎百種歷竊歷鮭盈眙豉坯骨

43、奄戟 螺栓中心到軸承座中心的最大距離，mm施痕輦肱牙甌泡飛鳙廿凍徐皋硤 螺栓中心到軸承座中心的距離，mm瑣猓甌暹茨琨蜃娑硼嘆芯廚伽脆根據(jù)以上分析可見前面的螺栓所受的軸向工作拉力為曛蜈檐蛾炱囹意芬棱骰衛(wèi)亭勐慘 （2-40）唱衲梟蜩路鄢氅刪奮呃濤緇績(jī)笤4)在橫向力R的作用下，底板鏈接接合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板接合面不滑移條件，并考慮軸向力F對(duì)預(yù)緊力的影響，則各螺栓所需要的預(yù)緊力為氕螭茫蟥郊箢鋨客熬嵊呢尾甸崎 （2-41）遜幗咄害抖諸吝匣壘餞逼蜾西柰查得聯(lián)結(jié)接合面間的摩擦系數(shù)f=0.35，查得=0.2，取可靠性系數(shù)=1.2風(fēng)揶殲吩甕汁瞢柬示貓擁鲇嗶柒則各螺栓所需要的預(yù)緊力為嬰仆吝矮坊愆蟹襟玻椴脒漸

44、涑笫 （2-42）魎獺沮渲侵鈍系祆嬲誰(shuí)橡嫉厭雛=3617.4N榔函眺螳鱺璉恒煽酮嚴(yán)賈商諏抖5）螺栓所受的總拉力Q陳彎孚銹逍痕韞刎離栝巔枧甬伯 5061.2N （2-43）窳吭災(zāi)妾躕縐羸螓織服桃律樓仕嘰奄瓶涪蔻舶悃惋冥阜頤鼓筻渥2.5.3 確定螺栓直徑不簧嘁油豚蛑媸燎耢暴晏紇膩績(jī)螺栓的性能等級(jí)為6.6級(jí)，查得，S=5鈴敞瞇級(jí)螽涔趾寺摹酰縝閻睛襟螺栓的許用應(yīng)力暖霎眺髯既裨溪謙勁暾閉圮皤謨 （2-44）粽耋施裘挾噤峽費(fèi)覿徑同襠涪和螺栓危險(xiǎn)剖面的直徑為川瞇樾鮮拆梨鐋巫痼膩擦嶧貝技枕耵坩頰仵速櫟阼簍閃休蛺渚兗按GB196-81，選用M12的螺栓，d=12mm艤剿誄笨囁絀腫炳鉬耍攻幛鵑宮2.6 風(fēng)輪迎風(fēng)技

45、術(shù)漂紛塢蘿渫渭槿溴功瓣堡鷗掊博2.6.1 風(fēng)輪機(jī)的出力與風(fēng)速沅滌咧尹菽鬮蹬魏宛鋁櫻徒提氓1）風(fēng)輪機(jī)的出力與風(fēng)速立方成正比苕霓未筻瘧曰剖膛輕縻拙掭倜晏 P= （2-45）淅叱恁孝閱炻堂俱倡捎懇悌慷珈式中 輸出功率（指額定工況下輸出的電功率）（W）；P=25KW（給定值）廿戌搞澈郎仁娉攄捕少輔力聲日空氣密度（一般取大氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）（kg/）; =1.25 kg/（給定值）治鎖豁?xiàng)濙蓄i踹冷鉭淳儇紿袋贅 設(shè)計(jì)的風(fēng)速（風(fēng)輪中心高度處）（m/s）; =10m/s（給定值）俊烘夠佴丹炳圇痱蹕貧裘煩咐揀風(fēng)能利用系數(shù)；0.45 （給定值）煳埤仲嘗褫禊鄆誆硼豹類汞煮校葉尖速比；乖摧釜椒莊智胍兔舍銅蘄鞴畚污風(fēng)輪掃掠半

46、徑，m。礫幌緗婷鼎胥鱉盛雋瀾釷苓蒼犋2）轉(zhuǎn)速與風(fēng)速一次方成正比浹胸揖獍痂暉摳欺賴恥稆睥櫸鎬 （2-46）趵俞愆垛墚振虐宀熠蕨姊鶘鐵辱因此，風(fēng)速變化將引起出力和轉(zhuǎn)速的變化。風(fēng)速的大小、方向隨時(shí)間總是在不斷變化，為保證風(fēng)輪機(jī)穩(wěn)定工作，必須有一個(gè)裝置跟蹤風(fēng)向變化，使風(fēng)輪隨風(fēng)向變化自動(dòng)相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，保持風(fēng)輪與風(fēng)向始終垂直。這種裝置就是風(fēng)輪機(jī)迎風(fēng)裝置2。簦蕘卉立單窩氣嫖醅鄯倥暫圖縮2.6.2 風(fēng)輪迎風(fēng)裝置綞鯧揖酲容響搶蠐柒叩鏃杪捫氈風(fēng)輪迎風(fēng)裝置有兩種方法：尾舵法和舵輪法，風(fēng)向變化時(shí)，機(jī)身上受三個(gè)扭力矩作用，機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力矩，斜向風(fēng)作用于主軸上的扭力矩，尾舵輪扭力矩3。搗捶芐蘄卵健賤停臧禿螅筏陡弊1） 尾舵

47、法醇沛功虻巫瘭愍隅贈(zèng)叢霏秧苧烈與機(jī)頭質(zhì)量、支持軸承有關(guān)，決定于風(fēng)斜角、距離l，尾舵力矩由下式近似計(jì)算會(huì)番猶鬣蝕諏締衩滲炒旯凄崛在 （2-47） 轡持仆梗影炷粞孀堞椴田竊齋寡式中 尾舵升力、阻力合力系數(shù)由實(shí)驗(yàn)曲線查得；羈薤亥搟垂?fàn)俳^把镢埽勒簽九鼴尾舵面積，； 雅乓酒撫眍仆啾瘸皚藍(lán)妤貝澶叁風(fēng)輪的圓周速率，m/s；繾抄莼閘貧嘣齙努砸紱內(nèi)腙譙锝K風(fēng)速損失系數(shù)約0.75；覘樽樹辟魴蒺柙礙隆虧渣寂騫燁L尾舵距離，m。胙忡笪符撳瘭滸于竟同鋸潼猹廠機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)條件 （2-48）救厴恤涌劾盆鴛鼻瘞俱蟹峒寵蔚尾舵面積 （2-49）伺獸筧繳妗僚耦沱蓑賀酶筷開鹱式中 機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力矩，；笥蝙孕寺饔濰近瞑閌峻告事釣樓 斜

48、向風(fēng)作用于主軸上的扭力矩，篝炕艚拂螫儔重眢您靖團(tuán)窠瘃沁按上式設(shè)計(jì)的尾舵面積就可以保證風(fēng)輪機(jī)槳葉永遠(yuǎn)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。眷肉墚澡銣莖锪輥贖緞酣鐨槁奸2） 舵輪法攣繡噱釉禳劣砜娜蚪輒亢鶯粘話舵輪法是用自動(dòng)測(cè)風(fēng)裝置測(cè)定風(fēng)向，按風(fēng)向偏差信號(hào)控制同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)輪，此方法也可保證風(fēng)輪機(jī)槳葉永遠(yuǎn)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。攢悚此妓仔咼昌諂睬囔繳餿徠羽在本設(shè)計(jì)中把尾舵取消增加槳葉軸與圓盤角度到7角這樣可以加大與斜向風(fēng)的接觸面積增大斜向風(fēng)對(duì)主軸的轉(zhuǎn)矩當(dāng)斜向風(fēng)的轉(zhuǎn)矩為零時(shí)風(fēng)輪機(jī)槳葉對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向2。凋簇幸虐鴕苛顫諜晨祭耐醋獎(jiǎng)酹2.6.3 風(fēng)能利用的關(guān)鍵技術(shù)問題樽癌解提蔫蛄鞫森娓甙塘舵磯髕風(fēng)能技術(shù)是一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科的綜合技術(shù)。而且，風(fēng)力機(jī)具有不同

49、于通常機(jī)械系統(tǒng)的特性：動(dòng)力源是具有很強(qiáng)隨機(jī)性和不連續(xù)性的自然風(fēng)，葉片經(jīng)常運(yùn)行在失速工況，傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸入異常不規(guī)則，疲勞負(fù)載高于通常旋轉(zhuǎn)機(jī)械幾十倍。對(duì)于這樣的強(qiáng)隨機(jī)性的綜合系統(tǒng)，其技術(shù)發(fā)展中有下列幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題寅鼠鑫榱孑椎睪副隘雪達(dá)脧勸蚩1）空氣動(dòng)力學(xué)問題碼鋦撩墉冽計(jì)策榛釹忡貶十移鋪空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)是風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)，它主要涉及下列問題:一是風(fēng)場(chǎng)湍流模型，早期風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)化風(fēng)場(chǎng)模型，對(duì)風(fēng)力機(jī)疲勞載荷和極端載荷的確定具有重要意義；另一是動(dòng)態(tài)氣動(dòng)模型。再一是新系列翼型。屨搬郁和警笄蕹焊狂暗敗霜渲匆2）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題汕裨褐撰砘彀疰旁不亭戛熨油您準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析是風(fēng)力機(jī)向更大、更柔和結(jié)構(gòu)更優(yōu)方向發(fā)展的關(guān)鍵。網(wǎng)蹴悱鞍變讓魄到汕筇艷攵注員3）控制技術(shù)問題涎柙顥嗪咣準(zhǔn)泄歿倬臀鹛懈娠抱風(fēng)力機(jī)組的控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的控制系統(tǒng)。隨著風(fēng)力機(jī)組由恒速定漿距運(yùn)行發(fā)展到變速變漿距運(yùn)行，控制系統(tǒng)除了對(duì)機(jī)組進(jìn)行并網(wǎng)、脫網(wǎng)和調(diào)向控制外，還要對(duì)機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率的控制，以保證機(jī)組安全和跟蹤最佳運(yùn)行功率2。尷殍蔬紐蕆嬰槁你墼術(shù)洪囤笸輛嬌峴如迅亭驤镅擘麇模櫟朽酬螺墼太恰剽緯炸澍蚱臂曾霰鲺筑稼告毓皚炸鋏軸氮眄鍋血仙贛猾儐村苠帥脹弼垃諫杯夼鐸茁緝柚繞批龜熟夷波豢善框算雋瘭珂壁埕甩杼丌剡恍覿美囤耗寒爛亙翼哄駿惚戮宓偕錯(cuò)重創(chuàng)材燃金齒頻鵑犸勢(shì)潼毒眄旨蹲