小型風(fēng)力發(fā)電機組動力結(jié)構(gòu)設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 摘要 隨著化石能源的過渡消耗以及其對環(huán)境帶來的嚴重影響，風(fēng)能憑借其清潔、可循環(huán)利用等諸多優(yōu)點而越來越受到重視，各國都在積極開發(fā)利用本國的風(fēng)能資源，中國也不例外。本文根據(jù)導(dǎo)師布置的畢設(shè)課題小型風(fēng)力發(fā)電機組動力結(jié)構(gòu)設(shè)計中的要求，探索小型風(fēng)力發(fā)電機動力結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 主要研究結(jié)果如下 : 1、 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機葉片設(shè)計的經(jīng)典理論設(shè)計葉片的外形，利用三維建模軟件建立葉片的三維實體模型。 2、 根據(jù)設(shè)計需求，設(shè)計出了軸轂、支撐架等零部件，并利用 Solidworks 軟件建立了三維模型。 3、根據(jù)設(shè)計需求，設(shè)計出了變 向器裝置，并合理地選擇了軸承、鍵等配套零部件。 關(guān)鍵詞： 小型風(fēng)力發(fā)電機；葉片； 軸承。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 Abstract With the consumption of fossil fuels and their serious impact on the environment, the wind energy with the advantages of clean and can be recycled for use is growing importance to many countries and they are actively developing and utilizing its wind resource, China is no exception. This paper is based on the requirements of The Power Conformation of Small Wind Turbine to explore the method for design and manufacturing process of small wind turbine using of composite materials. The main results achieved are as following: 1 .According to the classic theory of the wind turbine blade design and using 3D modeling software, the blades 3-D solid model is established. 2. Based on the requirements of design ,the aim is to design some parts as bushing and brace, even more I should establish he blades 3-D model using the software of Solidworks. 3. Based on the requirements of design, my aim is to select some parts just like axle-bearing, bond reasonably, and deign the apartment of transformer. Keywords: small wind turbine； blade； axle-bearing； 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目錄 摘要（中文） （英文） 第一章概述 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 課題的研究現(xiàn)狀及已有成果 2 1.3 本課題的研究內(nèi)容 4 第二章 風(fēng)能資源 6 2.1 風(fēng)的 重要性 6 2.2 風(fēng)能的特點和限制性 6 2.3 我國風(fēng)能資源區(qū) 劃 9 2.4 什么樣的風(fēng)能對人類有用 10 第三章 風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計方案確定 11 3.1 風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu) 11 3.2 風(fēng)力發(fā)電機的分類 12 第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組部分零部件的設(shè)計 17 4.1 風(fēng)力機的基本原理 17 4.2 小型風(fēng)力發(fā)電機部分零部件的設(shè)計 18 第五章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機正常工作的條件 30 5.1 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的調(diào)速 30 5.2 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的啟動 30 5.3 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機制動器的設(shè)計 30 5.4 小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中配置的蓄電池 30 5.5 發(fā)電機系統(tǒng)中的防雷擊設(shè)施 31 結(jié)束語 32 參考文獻 33 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第一章 概述 1.1 課題研究的目的和意義 數(shù)千年來，風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢，也沒有引起人們足夠的重視。但自 1973 年世界石油危機以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為新能源的一部分才重新有 了長足的發(fā)展。風(fēng)能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，特別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達到的農(nóng)村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。 當(dāng)前，全球都面臨著能源枯竭、環(huán)境惡化、氣溫升高等問題，日益增長的能源需求、能源安全問題受到世界各國廣泛關(guān)注。風(fēng)能是一種可再生能源，它資源豐富，是一種永久性的本地資源，可為人類提供長期穩(wěn)定的能源供應(yīng) ；她安全、清潔，沒有燃料風(fēng)險，更不會在使用中破壞環(huán)境。為此，世界各國都在加快風(fēng)力發(fā) 電技術(shù)的研究，以緩解越來越重的能源與環(huán)境壓力，中國也不例外。 中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，能源利用以煤炭為主。在當(dāng)前以石化能源為主體的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占 73.8%，石油占 18.6%，天然氣占 2%，其余為水電等其它資源。在電力的能源消費中，也是以煤炭為主，燃煤發(fā)電量占總發(fā)電量的 80%。但是，能為人類所用的石化資源是有限的，據(jù)第二屆環(huán)太平洋煤炭會議資料介紹，按目前的技術(shù)水平和采掘速度計算，全球煤炭資源還可開采 200 年。此外，石油探明儲量預(yù)測僅能開采 34 年，天然氣約能開采 60 年。隨著人口的增長和經(jīng)濟的發(fā) 展，能源供需矛盾加劇，如果不趁早調(diào)整以石化能源為主體的能源結(jié)構(gòu)，勢必形成對數(shù)億年來地球積累的生物石化遺產(chǎn)更大規(guī)模的挖掘、消耗，由此將導(dǎo)致有限的石化能源趨于枯竭，人類生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降的惡性循環(huán)，不利于經(jīng)濟、能源、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。電力部己制定“大力發(fā)展水電，繼續(xù)發(fā)展火電，適當(dāng)發(fā)展核電，積極發(fā)展新能源發(fā)電”的基本原則，把風(fēng)力發(fā)電作為優(yōu)化我國電力工業(yè)結(jié)構(gòu)跨世紀的戰(zhàn)略發(fā)展目標 。 表 1-1 1996-2005 年世界風(fēng)電市場增長充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 從表 1-1 可以看出，世界上的風(fēng)電能源增長的非常迅速， 10 年平均增長率達到了 29.77。截 止 2005 年底，全世界并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機總裝機容量達到 59237 MW ,是 1996 年裝機容量的 9.76 倍 。 風(fēng)力發(fā)電近幾年發(fā)展如此之快，是因為它有許多優(yōu)點 :1.設(shè)備簡單，投資少，成本低，風(fēng)力發(fā)電機的整個設(shè)備成本不足功率相當(dāng)?shù)幕鹆Πl(fā)電、水力發(fā)電和核電站成本的 1/4，在二、三年內(nèi)就可以收回全產(chǎn)投資 ；2.節(jié)省燃料和運輸費用。在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，風(fēng)力是取之不盡，用之不竭的，可就地建立風(fēng)力發(fā)電站，就地用電，這樣就可以節(jié)省大量的輸電設(shè)備和能源。許多燃料是十分重要的化學(xué)原料，把它白白的燃掉是十分可惜的。我國資源并 不十分豐富，充分利用風(fēng)力資源意義就更重大了 ；3.利用風(fēng)力可以減少對大氣的污染，保護我們?nèi)祟愘囈陨娴淖匀画h(huán)境?；瘜W(xué)燃料不斷向大氣中排放對生物有害物質(zhì)，嚴重的威脅人們健康，而風(fēng)力能源則沒有任何影響人類健康的有害物質(zhì) 。 1.2 課題的研究現(xiàn)狀及已有成果 1.2.1 研究現(xiàn)狀 我國風(fēng)電的利用大體上采用三種方式，一是戶用式，可獨立運行，用蓄電池，直流輸出或逆變交流輸出 ；單機容量為 100 300W，可基本滿足照明、電視等家用電器的生活用電需要。其次是孤立的小居民區(qū)用，獨立運行，有蓄電池、直流輸出或逆變交流輸出，統(tǒng) 一向各家各戶供電或每天為其更換蓄電池，單機容量為 1 kW。這種方式也可供無電風(fēng)區(qū)邊防哨所、氣象臺站、雷達站、電視差轉(zhuǎn)臺以及無電區(qū)小火車站使用。三是建立風(fēng)電場，聯(lián)網(wǎng)后輸出，有的與柴油發(fā)電機組或太陽能電站聯(lián)合，有穩(wěn)定的輸出。 1.2.2 已有成果 1.2.2.1 FD2.5 300 型風(fēng)力發(fā)電機 1)性能特點 FD2.5 300 型風(fēng)力發(fā)電機是低速型風(fēng)機。該機具有發(fā)電效率高，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，可靠性高等待點，是大電網(wǎng)以外而風(fēng)力資源豐富的農(nóng)牧區(qū)、海島、邊防哨所及氣象臺站等較理想的小功率風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，也是迄今我國 銷售量最多的小型風(fēng)力發(fā)電機。它可為用戶的照明、彩色電視機、音響設(shè)備、洗衣機、電冰箱、組合收錄機、航標燈等電器提供穩(wěn)定可靠的電源。參見圖 1 和圖 2。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 1 FD2.5 300 型風(fēng)力發(fā)電機 圖 2 FD2.5 300 型風(fēng)力發(fā)電機輸出特性 2）主要技術(shù)指標 葉片型式：木質(zhì)芯，外表包玻璃鋼 風(fēng)輪直徑： 2.5 米 葉片數(shù)： 3 片 風(fēng)能利用系數(shù)： 0.42 額定風(fēng)速： 8 米 /秒 額定轉(zhuǎn)速： 400分 額定功率： 300 瓦 最大發(fā)電量： 500 瓦 調(diào)速方式：偏側(cè)并尾 工作風(fēng)速范圍： 3 25 米 /秒 發(fā)電機 型式：三相交流永磁式發(fā)電機 直流額定電壓： 24 伏、 36 伏、 48 伏 控制 /逆變交流電壓： AC220 伏 ( 10方波或正弦波 )；頻率： 50 赫茲 1 儲能方式： 120 安時，蓄電池 2 只或 3、 4 只串聯(lián) 塔架型式 :立柱拉索式塔架 風(fēng)機高度： 5 米 整機重量： 175 千克 1.2.2.2 FD7 5000 9 型風(fēng)力發(fā)電機 1) 性能特點 FD7 一 5000 9 型風(fēng)力發(fā)電機組屬水平軸、上風(fēng)式、變槳距調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，適用的自然條件為全天候。配用不同的增速箱和發(fā)電機可以形成 2.5 干瓦、 5 千瓦、 10 千瓦三種功率檔次、 8 種不同用途的 變型產(chǎn)品。機組發(fā)出的三相交流電可用來給蓄電池充電貯能、給電阻器加熱、驅(qū)動異步電動機或輸入電網(wǎng)。參見圖 3、圖 4。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 3 FD7-5000/9 型風(fēng)力發(fā)電機 圖 4 FD7-5000/9 型風(fēng)力發(fā)電機輸出特性 2)主要技術(shù)指標 葉片型式：木質(zhì)芯，外表包玻璃鋼結(jié)構(gòu) 葉片數(shù) :2 片 風(fēng)輪直徑： 7 米 風(fēng)輪標定轉(zhuǎn)速 (額定轉(zhuǎn)速 )： 195/分 風(fēng)輪最高允許轉(zhuǎn)速： 250/分 啟動風(fēng)速： 4 米 /秒 額定風(fēng)速： 9 米 /秒 最高安全運行風(fēng)速： 60 米 /秒 發(fā)電機型式：電容勵磁異步 額定功率： 5000 瓦 額定電壓： 交流 380 伏 機頭重量 (塔架以上部分 )： 560 千克 利用方式： BAT(充電儲能式 )； CHA(電阻加熱式 )； MOT(驅(qū)動電動機式 )； RES(并網(wǎng)式 ) 蓄電池容量： 350 安時 塔架高： 12 米 整機重量： 2500 千克 1.3 本課題的研究內(nèi)容 本課題研制的小型風(fēng)力發(fā)電機主要定位于它可為用戶的照明、彩色電視機、音響設(shè)備、洗衣機、電冰箱、組合收錄機、航標燈等電器提供穩(wěn)定可靠的電源。 總體要求是在滿足功能要求的前提下，使用簡單，外型明快，可靠性強，低成本。 從能量轉(zhuǎn)換的角度看，風(fēng)力發(fā)電機組由兩大部分組成。其一是風(fēng)力機 ，它的功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能 ；其二是發(fā)電機，它的功能是將機械能轉(zhuǎn)換為電能。大型風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)出的電能直接并到電網(wǎng)上，向電網(wǎng)饋電，小型風(fēng)力發(fā)電機一般將風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)出的電能用儲能設(shè)備儲存起來 (一般用蓄電池 )，需要時再提供給負載 (可直流供電，亦可用逆變器變換為交流供給用戶 )，其簡要的系統(tǒng)圖如圖 5。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 5 風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)方框圖 本課題的研究內(nèi)容包括 : 1、進行小型風(fēng)力發(fā)電機的總體功能需求分析，進行整體方案設(shè)計，力求實現(xiàn)機與電的完美結(jié)合和統(tǒng)一。 2、進 行機器的機械裝配圖設(shè)計，功能完備后，然后進行機械零件的詳盡設(shè)計。 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機葉片設(shè)計理論及實際風(fēng)能情況，設(shè)計出合適的風(fēng)力發(fā)電機葉片，并利用三維建模軟件 Solidworks 建立葉片的三維實體模型。 3、根據(jù)功能要求設(shè)計一變速器裝置，其實達到改變方向的功能。 風(fēng)力機 負載（電網(wǎng)） 發(fā)電機 風(fēng) 儲能設(shè)備 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第二章 風(fēng)能資源 2.1 風(fēng)的 重要性 2.1.1 什么是風(fēng) 提到風(fēng)，誰都會說出很多切身的體會。如微風(fēng)吹過臉頰時的舒爽，狂風(fēng)刮過時的樹葉紛飛、飛沙走石的情景，如果遇上可怕的龍卷風(fēng)，那將是拔樹毀屋的 恐怖景象，凡是見過的人無不“ 談風(fēng) 色 變 ” ?？傊?， 風(fēng)有時友好有時 又 不近人情，來 無 影去 無 蹤讓人捉摸不透。風(fēng)到底是什么，用科學(xué)的說法就是：地球表面的空氣水平運動稱之為風(fēng)。太陽輻射對地球表面不均勻件加熱是形成風(fēng)的主要成因。 太陽對地球的輻射，透過厚厚的大氣層，到達地球表面，地球表面各處 (海洋和陸地；高山巖石和平原土壤；沙漠、荒原和植被、森林地區(qū) )吸收熱量不同；由于地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、季節(jié)、氣候的變化和晝夜溫差的影響，使地表各處散熱情況也各不相同，散熱多的地區(qū)，靠近地表的空氣受熱膨脹，壓力減少，形成低氣壓區(qū)，這時空 氣從高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)流動，這就產(chǎn)生了風(fēng)。地形、地貌的差異， 地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的影響，更加劇 了 空氣流動的力量和流動方向的多變性，使風(fēng)速和風(fēng)向的變化 更加 復(fù)雜 。 2.1.2 風(fēng)的特性 風(fēng)作為一種自然現(xiàn)象，有它本身的特性。通常采用風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)頻等基本指標來表述。 (1)風(fēng)速：空氣在單位時間內(nèi)運動的距離，用米 /秒 或千米 /時 作為計量單位。例如空氣在 1 秒鐘內(nèi)運動了 3 米，那么風(fēng)速就是 3 米 /秒 。由于風(fēng)是不斷變化的，通常所說的風(fēng)速是指一段時間內(nèi)各瞬時風(fēng)速的算術(shù)平均值，即平均風(fēng)速。風(fēng)速可由測風(fēng)儀測量得到。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 (2)風(fēng)速 隨高度的變化：從地球表面到 10000 米高空層內(nèi)，空氣的流動受到渦流、 黏 滯和地面摩擦等因素的影響，風(fēng)速隨著高度的增加而增大。 通過實驗 ， 我們常用的計算風(fēng)速隨高度的變化的公式有 : 指數(shù)公式： v v1(h h1)n （ 2-1） 對數(shù)公式： v=v1（ lgh/h0） /（ lgh1/h0） （ 2-2） 式中： v1 高度為 h1的風(fēng)速 ； h0 風(fēng)速為零的高度； n 值取決于地面的平整度 (粗糙度 )和大氣的穩(wěn)定度，取值范圍為 1/8 1/2。在開闊、平坦、穩(wěn)定度正常的地區(qū)， n 值取1/7。 (3)風(fēng)頻：分為風(fēng)速頻率和風(fēng)向頻率。 風(fēng)速頻率：各種速度的風(fēng)出現(xiàn)的頻繁程度。對于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)能利用而言，為了有利于風(fēng)力發(fā)電機平穩(wěn)運行，便于控制，希望平均風(fēng)速高、而風(fēng)速大小變化小。 風(fēng)向頻率：各種風(fēng)向出現(xiàn)的頻繁程度 。 對于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)能利用而言，總是希望某一風(fēng)向的頻率盡可能的大。 2.2 風(fēng)能的特點和限制性 2.2.1 風(fēng)能的特點 大家可能深有體會，在大風(fēng)中會站立不穩(wěn)，說明風(fēng)具 有能量。風(fēng)所具有的動能我們稱為風(fēng)能，是指空氣相對地面做水平運動的時候所產(chǎn)生的動能。根據(jù)理論計算和實踐結(jié)果，我們把具有一定風(fēng)速的風(fēng)，通常是指 3 米 /秒 到 20 米 /秒 的風(fēng)作為一種能量資源加以開發(fā)，用來做功 (如發(fā)電 )，我們把這一范圍的風(fēng)稱為有效風(fēng)能或風(fēng)能資源。因為風(fēng)速低于 3 米 /秒 時，它的能量太小，沒 有 利用的價值，而風(fēng)速大于 20 米 /秒 時，它對風(fēng)力發(fā)電機的破壞性很大，很難利用。那么風(fēng)速和我們常常聽到的 “ 幾級風(fēng) ” 有什么關(guān)系呢 ？ 世界氣象組織將風(fēng)力分為13 個等級，如表 2-1 所示，在沒有風(fēng)速計的時候，可以根據(jù)它來 粗略 估計風(fēng)速 。 表 2-1 風(fēng)力等級表 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 續(xù)表 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 大 風(fēng)所具有的能量是很大的。風(fēng)速為 9 10 米 /秒 的 5 級風(fēng)，吹到物體表面上的力，每平方米約為 10 千克；風(fēng)速為 20 米 /秒 的 9 級風(fēng)，吹到物體表面上的力，每平方米約為 50千克；風(fēng)所含的能量比人類迄今為止所能控制的能量要大得多 。 2.2.2 風(fēng)能的優(yōu)點和局限性 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 風(fēng)能與其他能源相比，有明顯的優(yōu)點，但也合其突出的局限性。 .風(fēng)能的優(yōu)點 蘊藏 量 大：我們已知道風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，是取之不盡、用之不竭的可再生能源，根據(jù)計算，太陽至少還 可 以像現(xiàn)在一樣照射地球 60 億年左右。 無污染：在風(fēng) 能轉(zhuǎn)換為電能的過程 中 ，不產(chǎn)生 任 何有害氣體和廢料，不污染環(huán)境。 可 再生：風(fēng)能是靠空氣的流動而產(chǎn)生的，這種能源依賴于太陽的存在。只要太陽存在，就可不斷地、有規(guī)律地形成氣流， 周 而復(fù)始地產(chǎn) 生 風(fēng)能，可 永 續(xù)利用 。 分布廣泛、就地取材、無 需 運輸：在邊遠地區(qū)如高原、山區(qū)、島嶼、草原等地區(qū)，由于缺乏煤、石油和大然氣等資源，給生活 在 這一地區(qū)的人民群眾帶來諸多不便， 而且 由于地處偏遠、交通不 便 ，即使從外界運輸燃料也十分困難。因此，利用風(fēng)能發(fā)電可就地取 材 、 無需運輸，具有很大的優(yōu)越性。 適應(yīng) 性 強、發(fā)展?jié)摿?大 ： 我國 可 利用的 風(fēng)力 資源區(qū)域占全國國土面積的 76，在我國發(fā)展小型風(fēng)力發(fā)電，潛力 巨 大、前景廣闊。 .風(fēng)能的限制性 能 量 密度低：由于風(fēng)能來源于空氣的流動，而 空 氣的密度很小，因此風(fēng)力的能量密度很小，只有水力的 1 816。 不穩(wěn)定性：由于氣流瞬息百變，風(fēng)時有時無，時大時小，日、月、季、年的變化都十分明顯。 地區(qū)差異大：由于地形變化，地理緯度不同，因此風(fēng)力的地區(qū)差異很大。兩個近鄰區(qū)域，由于地形的不同，其風(fēng)力可能相差幾倍甚至幾十倍。 2.3 我國風(fēng)能資源區(qū)劃 根據(jù)國家氣象局氣象 研究院的估算，我國的地面風(fēng)能潛力理論可開發(fā)的總量全國 32 26億千瓦， 10 米高度層實際可供開發(fā)量為 253 億千瓦，可開發(fā)的風(fēng)能資源是十分豐富的。 為了充分開發(fā)利用豐富的風(fēng)能資源，在研究了各地風(fēng)能資源差異的基礎(chǔ)上，進行了風(fēng)能資源區(qū)劃，為設(shè)計、生產(chǎn)部門研制風(fēng)力機以及廣大用戶選購風(fēng)力機提供科學(xué)依據(jù)，并為政府部門制定能源規(guī)劃提供參考 。 我國風(fēng)能資源區(qū)劃。 在我國的不同地區(qū)，風(fēng)能資源是不同的 。 分為 4 種類型： (1)風(fēng)能資源豐富區(qū) ： 這一區(qū)域的有效風(fēng)能功率密度在 200 瓦 /米 2以上，風(fēng)速不低 于 3 5米 /秒的時間，全年為 7000 8000 小時左右。 (2)風(fēng)能資源較豐富區(qū)：這一區(qū)域的有效風(fēng)能功率密度為 150 瓦 /米 2以上，風(fēng)速不低于3 5 米 /秒 的時間，全年為 4000 小時以上。 (3)風(fēng)能資源可利用區(qū)：這一區(qū)域的有效風(fēng)能功率密度為 50瓦 /米 2以上，風(fēng)速不低于 3 5米 /秒 的時間，全年為 2000 小時以上。 (4)風(fēng)能資源欠缺區(qū)： 這 一區(qū)域的有效風(fēng)能功率密度 50 瓦米 2以下，風(fēng)速不低于 3 5米 /秒 的時間，全年為 2000 小時以下。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 根據(jù)全國氣象臺站風(fēng)能資料的統(tǒng)計和計算，表 2-2 給出我國 風(fēng)能區(qū)占全國面積的百分比。 表 2-2 我國 風(fēng)能區(qū)占全國面積的百分比 2.4 什么樣的風(fēng)能對人類有用 風(fēng)雖然隨處可見 ， 但是也有可利用和不可利用之分 ， 它與風(fēng)速有直接關(guān)系。根據(jù) 上 面風(fēng)能資源區(qū)劃，年平均風(fēng)速小于 2 米 /秒 的地區(qū)，其潛能很低，至少目前沒有什么利用價值。年平均風(fēng)速在 2 4 米 /秒 的地區(qū)，是風(fēng)能可利用區(qū) ，在這一區(qū)域內(nèi)，年平均風(fēng)速在 3 4 米 /秒 的地區(qū)，利用價值較高，有一定的利用前景，但從總體考慮，該地區(qū)的風(fēng)力資源仍是不高。 年平均風(fēng)速在 4 4、 5 米 /秒 的地區(qū)基本相當(dāng)于風(fēng)能較豐富區(qū)；年平均風(fēng)速大于 4 5 米 /秒的地區(qū)，屬于風(fēng)能豐富區(qū)。 由此 可 見，除去一些破壞性極大的 風(fēng) (如臺風(fēng)、龍卷風(fēng)等 )，絕大多數(shù)風(fēng)速在 2 米 /秒 以上的風(fēng)能都是 對 人類 有 用的風(fēng)能。 目前，國內(nèi)外一般選擇年平均風(fēng)速為 6 米 /秒 或以上的高風(fēng)速區(qū) (即風(fēng)能資源豐富區(qū) )，安裝并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組，即大型風(fēng)力發(fā)電機組。在這些機組中。我國一般選用單機容 量600 千瓦以亡的機組建設(shè)風(fēng)電場。這樣才能保證機組多發(fā)電，經(jīng)濟效益才能顯著。獨立運行的小型風(fēng)力發(fā)電機組啟動風(fēng)速較低，一般為 3 米 /秒 以上就能發(fā)電，這些地區(qū)分布區(qū)域廣、我國有相當(dāng)部分農(nóng)耕區(qū)、山區(qū) 和 牧區(qū)屬于這種地區(qū) 。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第三章 風(fēng)力發(fā)電機組的設(shè)計方案確定 3.1 風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu) 風(fēng)力發(fā)電機從結(jié)構(gòu)上可分為兩類。其 是水平軸風(fēng)力機，葉片安裝在水平軸上， 葉 片接受風(fēng)能轉(zhuǎn)動去驅(qū)動所要驅(qū)動的機械。水平軸風(fēng)力機分多葉片低速風(fēng)力機和 1-3 個 葉 片的高速風(fēng)力機。如圖 3-1 所示 。其二是垂直軸風(fēng)力機，風(fēng)輪軸是垂 直 布置 的，葉片帶動風(fēng)輪 軸 轉(zhuǎn)動再驅(qū)動所要驅(qū)動的機 械 。如圖 3-2 所示。 風(fēng)力發(fā)電機就是利用風(fēng)力機驅(qū)動的發(fā)電機組。 圖 3-1 水平軸風(fēng)力機 葉 片形式 (a)單葉 片 ； (b)雙 葉片； (c)三 葉 片 ； (d)多葉片； (e)上 風(fēng) 向 -下 風(fēng)向 布置的 兩 組葉 片； (f) 上 風(fēng) 向 布置的 兩 組葉 片； (5)水平軸索旺尼斯型葉片 在 20 世紀末，風(fēng)力發(fā)電機得到了不斷地完善、發(fā)展，技術(shù)成熟，已經(jīng)達到微機自控?zé)o人現(xiàn)場值守的程度。工業(yè)發(fā)達國家的風(fēng)力發(fā)電機已達到商品化生產(chǎn)。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 3-2 垂直軸風(fēng)力機葉片形式 (a) 垂直 軸索旺尼斯型葉片 ； (b)一 般 型葉 片 (c)垂直軸杯型（ d）達里厄 風(fēng)輪 3.2 風(fēng)力發(fā)電機的分類 3.2.1按風(fēng)力發(fā)電機的功率分類 (1)微型風(fēng)力發(fā)電機，其額定功率為 50 1000W。 (2)小型風(fēng)力發(fā)電機，其額定功率為 1.0 10.0KW。 (3)中型風(fēng)力發(fā)電機，其額定功率為 10.0 100.0KW。 (4)大型風(fēng)力發(fā)電機，其額定功率大于 100.0KW。 3.2.2按 風(fēng) 輪軸安裝形式分類 風(fēng)力發(fā)電機按風(fēng)輪軸不 同 可分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機 和垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機兩種 。 3.2.2.1 水平軸風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu) 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 水平 軸 風(fēng)力發(fā)電機是目前世界各國風(fēng)力發(fā)電機最為成功的一種形式，而生產(chǎn) 垂直 軸 風(fēng)力發(fā)電機的國家很少，主要原因是垂直 軸 風(fēng)力發(fā)電機效率低、需啟動設(shè)備，同時還有些技術(shù)問題尚待 解決。 水平軸風(fēng)力發(fā)電機主要由風(fēng)輪、風(fēng)輪軸、低速聯(lián)軸器、增速器、高速 軸 聯(lián)軸器、發(fā)電機、塔架、 調(diào) 速裝置、 調(diào) 向裝置、制動器 等結(jié)構(gòu)組成 。 典型結(jié)構(gòu)見圖 3-3。 圖 3-3 美國 MOD-0 型風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu) 1-左調(diào)向電機； 2-左調(diào)向減速器； 3-右調(diào)向電機； 4-右調(diào)向減速器； 5-調(diào)向傳動軸； 6-發(fā)電機； 7-高速軸； 8-高速軸結(jié)合器； 9-低速制動器； 10-低速軸； 11-調(diào)速裝置； 12-增速器；13-調(diào)向制動盤； 14-調(diào)向制動器； 15-葉片 1、風(fēng)輪 葉片安裝在輪鼓上稱作風(fēng)輪，它包括葉片、輪鼓等 。 風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機接受風(fēng)能的部件?，F(xiàn)代的風(fēng)力發(fā)電機的葉片數(shù)，常為 1-4 枚葉片，常用的是 2 枚或 3 枚葉片 。 出于葉片是風(fēng)力發(fā)電機接受風(fēng)能的部件，所以 葉 片的扭曲、翼型的各種參數(shù)及葉片結(jié)構(gòu)都直接影響葉片接受風(fēng)能的效率和葉片的壽命。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2、增速器 由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速低而發(fā)電機轉(zhuǎn)速高，為匹配發(fā)電機，要在低速的風(fēng)輪 軸 與高速的發(fā)電機軸之間接一個增速器 。 增速器就是一個使轉(zhuǎn)速提高的變速器。增速器的增速比 i 是發(fā) 電 機額定轉(zhuǎn)數(shù) nD與風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)數(shù) n 的比，即 i nD n。 3、聯(lián)軸器 增速器與發(fā)電機之間用聯(lián) 軸 器連接，為了減少占地空間，往往聯(lián)軸器與制動器設(shè)計在一起。風(fēng)輪軸與增速器之間也有用聯(lián)軸器的，稱低速聯(lián) 軸 器。 4、制動器 制動 器是 使風(fēng)力發(fā)電機停止運轉(zhuǎn)的裝置，也稱剎車。制動器有手制動器、電磁制動器和液壓制動器。當(dāng)采用電磁制動器 時 ，需有外電源；當(dāng)采用液壓制動器時， 除 需外電源外，還需泵站、電磁閥、液壓 油 缸及管路等。 5、發(fā)電機 葉片接受風(fēng)能而轉(zhuǎn)動最終傳給發(fā)電機，發(fā)電機是將風(fēng)能最終轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備。 風(fēng)力發(fā)電機上常用的發(fā)電機有四種： (1)直流發(fā)電機，常用在微、小型風(fēng)力發(fā)電機上。直流電壓 12， 24， 36V 等。中型風(fēng)力發(fā)電機也有用直流發(fā)電機的。 (2)永 磁發(fā)電機，常用在小型風(fēng)力發(fā)電機上，電壓一 般為 115， 127V 等，有直流也有交流。水磁交流發(fā)電機在中、大型風(fēng)力發(fā)電機上尚未得到使用，主要有些技術(shù)問題還未解 決?，F(xiàn)在我國已經(jīng)發(fā)明了交流電壓 440 240V 的高效 永 磁交流發(fā)電機，可以做成多 級 低轉(zhuǎn)速 。特別適合風(fēng)力發(fā)電機。 (3)同步交流發(fā)電機，它的電樞磁場與主磁場同步旋轉(zhuǎn)，同步轉(zhuǎn)速 nD 60f/p。 (4)異步交流發(fā)電機，它的電樞磁場與主磁場不同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速 略 低。當(dāng)并網(wǎng)時轉(zhuǎn)速應(yīng)提高。 6、塔架 塔架是支撐風(fēng)力發(fā)電機的支架。塔架有型鋼架結(jié)構(gòu)的，有圓錐型鋼管和鋼筋混凝土的等三種形式。同時塔架又分為硬塔， 柔 塔，甚柔塔。硬塔的固有頻率大于 kn，其 k 為葉片數(shù) n為風(fēng)輪轉(zhuǎn)數(shù)； 柔 塔的固有頻率在 kn 和 n 之間；甚柔 塔 的固有頻率小于 n。 為防止鋼制塔架生銹，往往對鋼制塔架熱鍍鋅 。 7、調(diào)速裝置 風(fēng)速是變化的，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也會隨風(fēng)速的變化而變化。為了 使 風(fēng)輪運轉(zhuǎn)在所需要的額定轉(zhuǎn)速下的裝置稱為調(diào)速裝置。 當(dāng)風(fēng)速超過停機風(fēng)速時，調(diào)速裝置會使風(fēng)力發(fā)電機停機。調(diào)速裝置只在額定風(fēng)速以 上 時調(diào)速。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目前世界各國所采用的調(diào)速裝置主要有以下幾種。 (1) 可變槳距調(diào)速裝置。 (2) 定槳距葉尖失速控制調(diào)速裝置 。 (3) 離心飛球調(diào)速裝置。 (4) 空氣動力調(diào)速裝置。 (5) 扭頭、仰頭調(diào)速裝量。 8、調(diào)向裝置 調(diào)向裝置就是使風(fēng)輪正常運轉(zhuǎn)時一直 使 風(fēng)輪對準風(fēng)向的裝置。風(fēng)力發(fā) 電機的調(diào)向有很多種形式，總 的 說來有五種形式：尾艙調(diào)向、側(cè)風(fēng)輪調(diào)向、下風(fēng)向 調(diào) 向及調(diào)向電機 （伺 服電機 )調(diào) 向 和液壓驅(qū)動調(diào)向 。 3.2.2.2 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機 的結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代垂直軸風(fēng)力發(fā)電機尚未商 品 化生產(chǎn)。主要原因是效率低，需啟 動 設(shè)備。但垂直軸風(fēng)力發(fā)電機優(yōu)點很多，增速器、聯(lián) 軸 器、制動器、發(fā)電機都可以安裝 在 地面上，安裝、維修都非常方便，不用調(diào)向，垂直 軸 風(fēng)力發(fā)電機主要有達里厄垂直 軸 風(fēng)力發(fā)電機和旋 翼 式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，如圖 3-4 及圖 3-5。 達里厄垂直軸風(fēng)力發(fā)電機主要 由葉 片、垂直 軸 、增速器、聯(lián) 軸 器、制動器、 發(fā)電機、塔架及拉線等組成。 旋 翼 垂 直軸 風(fēng)力發(fā)電機由 上支撐、葉片、鋼架、翼片致動器、下支撐、塔架、增速器、發(fā)電機等組成 。 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機有很多水平軸風(fēng)力發(fā)電機所 不 具備的優(yōu)點，但是也存在一些難以解決的技術(shù)難題。比如達里厄 垂 直軸風(fēng)力發(fā)電機葉片變槳距問題，需 要 啟動設(shè)備問題 。 旋翼式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機葉片在風(fēng)向不同位置變換葉片迎角問題， 而現(xiàn)在僅能通過翼片致動器變換葉片是否迎風(fēng)，但不能隨風(fēng)速變換葉片迎角。旋翼式葉片與達里厄葉片接受風(fēng)能的效率都比水平軸葉片接受風(fēng)能的效率低，這主要原因在于葉片不能按風(fēng)速而變換葉片迎 角。達里厄葉片在轉(zhuǎn)動中葉片各位置距轉(zhuǎn)動中心的半徑不同，難以做到按不同風(fēng)速變換葉片迎角和葉片弦長。這些問題還有待研究解決 。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 3-4 達里厄垂直軸風(fēng)力發(fā)電機 圖 3-5 旋翼式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機 1- 塔架； 2-發(fā)電機； 3-制動器； 4-聯(lián)軸器； 1-發(fā)電機； 2-增速器； 3-塔架； 5-增速器； 6-垂直軸； 7-葉片； 8-拉線 4-下支撐； 5-翼片致動器； 6-鋼架； 7-葉片； 8-上支撐 通過上述介紹及其所查資料顯示，水平軸風(fēng)力發(fā)電機的研究遠遠多于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的研究，水平軸風(fēng)力發(fā)電機已有 大量資料可用來進行設(shè)計計算，而垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的研究卻沒有較大進展，雖然垂直軸風(fēng)力發(fā)電機有很多缺點，但其優(yōu)點是水平軸風(fēng)力發(fā)電機所不能替代的，所以在下一章節(jié)將重點介紹本課題研究的內(nèi)容，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組的部分零部件的設(shè)計。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 第四章 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組部分零部件的設(shè)計 一定速度前進的風(fēng)吹在靜止的風(fēng)力機葉片上做功并驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，將風(fēng)能有效地轉(zhuǎn)變成電能。風(fēng)力發(fā)電機就是由風(fēng)力機驅(qū)動發(fā)電機的機組。本章將對風(fēng)力發(fā)電機的部分結(jié)構(gòu)進行設(shè)計計算。 4.1 風(fēng)力機的基本原理 空氣的流動就是風(fēng)。風(fēng)是由于地球自轉(zhuǎn) 及緯度溫差等原因致使空氣流動形成的。風(fēng)能在這里指的是風(fēng)的動能。 關(guān)于風(fēng)力機的理論有幾種。如貝茨 (Betz)理論 ， 薩比寧 (Sabinin)理論，葛勞 渥 (Clauert)理論，斯 特 法尼亞克 (Stefaniak)理論，許特爾 (Hutter)理論等。本節(jié)主要介紹貝茨理論。 世界 上 第一個關(guān)于風(fēng)力機風(fēng)輪葉片接受風(fēng)能的完整的理論是 1919 年由 A 貝茨 (Betz)建立的。貝獲理論的建立，是假定風(fēng)輪是 “ 理想 ” 的，全部接受風(fēng)能 (沒有輪鼓 )，葉片無限多， 對 空氣流沒有阻力。空氣流是連續(xù)的，不可壓縮的，葉片掃掠面上的氣流是均勻的 ， 氣流速度的方向不論在葉片前或流經(jīng)葉片后都是垂直葉片掃掠面的 (或稱平行風(fēng)輪軸線的 )，這時的風(fēng)輪稱 “ 理想風(fēng)輪 ” 。 分析一個放置在移動的空氣中的 “ 理想風(fēng)輪 ” 葉片上所受到的力及移動空氣對風(fēng)輪葉片所做的功。設(shè)風(fēng)輪前方的風(fēng)速為 v1， v 是實際 通 過風(fēng)輪的風(fēng)速， v2是葉片掃掠后的風(fēng)速，通過風(fēng)輪葉片前風(fēng)速面積 s1，葉片掃掠面的風(fēng)速面積 s 及掃掠后風(fēng)速面積 s2。風(fēng) 吹 到葉片上所做的功是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為葉片轉(zhuǎn)動的機械能，則必 v2 v1， s2 s1。如圖 4-l 所示。 圖 4-1 貝茨 (Betz)理論 計算簡圖 v1-風(fēng)輪前方的風(fēng)速 v-實際 通 過風(fēng)輪的風(fēng)速 v2 -葉片掃掠后的風(fēng)速 s1-通過風(fēng)輪葉片前風(fēng)速面積 s- 葉片掃掠面的風(fēng)速面積 s2-掃掠后風(fēng)速面積 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 于是 s1 v1=s2 v2=sv 風(fēng)作用在葉片上的力由歐拉定 理 求得 F=sv (v2- v1) （ 4-1） 式中 -空氣當(dāng)時的密度。 風(fēng)輪所接受的功率為 N=Fv= sv2 (v2- v1) （ 4-2） 經(jīng)過風(fēng)輪葉片的風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化 T= sv (v12- v22)/2 （ 4-3） 式中 sv -空氣質(zhì)量。 N= T v=（ v2+ v1） /2 風(fēng)作用在風(fēng)輪葉片 上 的力 F 和風(fēng)輪輸出的功率 N 分別為 F= s (v12- v22)/2 （ 4-4） N= s (v12- v22) （ v2+ v1） /4 （ 4-5） 風(fēng)速 v1 是給定的， N 的大小取決于 v2， N 是 v2 的函 數(shù)， 對 N微分求最大值，得 dN/d v2= s (v12- 2v1 v2-3v22)/4 另其 等于 0，求解方程，得 v2= v1/3 求 Nmax 得 Nmax=8 sv13 /27 令 16/27=0.593 為 CP， 稱為貝茨功率系數(shù)，有 Nmax= CPsv13 /2 而 sv13 /2 正是風(fēng)速為 v1 的風(fēng)能 T，故 Nmax= CPT （ 4-6） CP=0.593 說明風(fēng)吹在葉片上，葉片上所能獲得的最大功率 Nmax 為風(fēng)吹過葉片掃掠面積 s的風(fēng)能的 59.3。貝茨理論說明 ，理想的風(fēng)能對風(fēng)輪葉片做功的最高效率是 59.3 。 通常風(fēng)力機風(fēng)輪葉片接受風(fēng)能的效率達不到 59 3 ， 一般設(shè)計時根據(jù)葉片的數(shù)量、葉片翼型、功率等情況，取 0.25 0.45。 4.2 小型風(fēng)力發(fā)電機部分零部件的設(shè)計 在貝茨 (Betz) 基本理論的 基礎(chǔ)上 ，通 過實踐 設(shè) 計小型風(fēng)力發(fā)電機的部分零部件。 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機不受風(fēng)向限制，不用調(diào)向，發(fā)電機、增速器、聯(lián)軸器、離合器、制動器等可直接安裝在地面上，具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便等優(yōu)點，致使一些國家不遺余力地研究。但垂直軸風(fēng)力發(fā)電機啟動困難，需其他動力來啟動，且效率較水平軸 風(fēng)力發(fā)電機低。所以其發(fā)展受到限制，目前世界發(fā)達國家商品風(fēng)力發(fā)電機都是水平軸。尚未見到垂直軸風(fēng)力發(fā)電機商品。 下面介紹本課題中垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機的部分零部件的設(shè)計。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4.2.1 葉片 4.2.1.1風(fēng)輪功率的確定 經(jīng)驗公式給出風(fēng)輪輸出功率的最大值 Ne=0.25Sv3 （ 4-7） 式中 Ne-最大輸出功率， w 或 kw； S-葉片掃掠面積， m2； v-風(fēng)速， m/s。 4.2.1.2 葉片掃掠面積 S S= Ne/0.25 v3 （ 4-8） 還可以表達為 S=8/3RH （ 4-9） 式中 R-葉片掃掠的最大半徑， m H-風(fēng)輪高度之半， m。 4.2.1.3風(fēng)輪半徑 R 的確定 R=3S/8H （ 4-10） 4.2.1.4 尖速比的確定 =2 nR/60v （ 4-11） 4.2.1.5 葉片各處的尖速比 i= ri /R （ 4-12） 式中 i-距轉(zhuǎn) 動中心不同半徑的尖速比； ri-葉片至轉(zhuǎn)動中心不同位置的半徑， m； R-葉片最大轉(zhuǎn)動半徑， m。 4.2.1.6 葉片弦長 L 根據(jù)加拿大涅太華的 J TemPlin(J騰普林 )試驗結(jié)果 葉片弦長可由下式給出 L=5R/K 2 （ 4-13） 式中 L-葉片弦長， m； K-葉片數(shù)。 4.2.1.7 葉片距轉(zhuǎn)動中心不同位置的半徑 的弦長 Li Li=5ri/k i2 （ 4-14） 式中 Li-葉片距轉(zhuǎn)動中心不同半徑的弦長， m； ri-葉片距轉(zhuǎn)動中心不同位置的半徑， m； 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 k-葉片數(shù)。 4.2.1.8 增速比 i 的確定 i= nD /n （ 4-15） 式中 nD-發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速， r min； n-風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速數(shù)， r min。 4.2.1.9 葉片設(shè)計計算 本課題所設(shè)計的葉片如圖 4-2 所示， a）、 b）為二維圖， c）為三維圖。 其總長為 1000mm，總寬為 355mm，最大使用風(fēng)速為 20m/s 由此得 葉片掃掠面積 S=1000 355=0.355 m2 風(fēng)輪輸出功率的最大值 Ne=0.25Sv3=0.25 0.355 203=0.71kw。 符合設(shè)計要求。 圖 4-2 a）葉片左視圖 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4-2 b）葉片的主視圖 圖 4-2 c）葉片三維圖 4.2.1.10 葉片的材料 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 本設(shè)計中葉片材料采用的鑄造鋁合金（ ZL104）。 Al-Si 系鑄造鋁合金的鑄造性能好，密度小，具有良好的耐蝕性、耐熱性和焊接性能，可通過熱處理來強化。最后表面拋光處理。 圖 4-3 a）軸轂的三維圖 圖 4-3 b）軸轂的二維圖 4.2.2 軸轂 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 根據(jù)經(jīng)驗和所查資料設(shè)計出垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機的軸轂部分，如圖 4-3 所示， a）為三維圖， b）為二維圖。數(shù)據(jù)如圖所示。 4.2.3 架子 為了將軸轂和葉片連接起來，設(shè)計了其連接件 -架子，其材料為 Q235，加工方法是 鑄造后加工孔。 設(shè)計方案和數(shù)據(jù)如圖 4-4 所示， a）為二維圖， b）為三維圖。 圖 4-4 a）架子二維圖 圖 4-4 b）架子三維圖 4.2.4 支撐架 為了支撐風(fēng)力機，設(shè)計了支撐架，有效地分散了風(fēng)力機的重量，承擔(dān)了部分軸向力，支撐架的低端與地面接觸，用地腳螺栓連接，起支撐作用。 其三維圖如圖 4-5 所示。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4-5 支撐架的三維圖 4.2.5 風(fēng)力機設(shè)計中標準零部件的選型 4.2.5.1 風(fēng)力機軸承的