畢業(yè)設(shè)計(jì)論文小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要基于開發(fā)風(fēng)能資源在改善能源構(gòu)造中的重要意義，本論文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特性作了簡(jiǎn)要的介紹，且對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多個(gè)參數(shù)和風(fēng)力機(jī)類型作了必要的闡明。在此基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理和構(gòu)造作了細(xì)致的分析。首先，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總體機(jī)械構(gòu)造進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)了限速控制系統(tǒng)。本課題設(shè)計(jì)的是一種新型的立式垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由風(fēng)機(jī)葉輪、立柱、橫梁、變速機(jī)構(gòu)、離合裝置和發(fā)電機(jī)構(gòu)成。這種發(fā)電機(jī)有體積小、噪音小、使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的特點(diǎn)，適合在有風(fēng)能資源地區(qū)的樓房頂部，供應(yīng)家庭用電，例如照明：燈泡,節(jié)能燈；家用電器:電視機(jī)、收音機(jī)、電電扇、洗衣機(jī)、電冰箱。核心詞：風(fēng)力發(fā)電限速控制系統(tǒng)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)AbstractExploitingwindenergyresourcesisofgreatsignificanceinimprovingenergystructure.Inthediscourse，thecharactersofwindgeneratorareintroducedbriefly，whileparametersandtypesofwindgeneratorsarealsonarrated.Baseonthese，thetheoryandconstitutionofthewindgeneratoraremeticulouslyanalyzed.Firstly，Hascarriedonthedesigntowind-drivengenerator'soverallmechanism,Andhasdesignedtheregulatingcontrolsystem.WhatIdesignisonekindofnewverticalaxissmallwind-drivengenerator,bytheairblowerimpeller,thecolumn,thecrossbeam,thegearshiftmechanism,theengaginganddisengaginggearandthegeneratoriscomposed.Thiskindofgeneratorhasthevolumetobesmall,thenoiseissmall,theservicelifeislong,thepricelowcharacteristic,suitsinhasthewindenergyresourcesareabuildingcrown,thesupplyfamilyuseselectricity,Forexampleillumination:Thelightbulb,conservesenergythelamp;Domesticelectricappliances:Television,radio,electricfan,washer,electricrefrigerator.Keywords：Windpowergeneration,Regulatingcontrolsystem,Smallwind-drivengenerator目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 11概述 21.1開發(fā)運(yùn)用風(fēng)能的動(dòng)因 21.1.1經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力 21.1.2環(huán)境驅(qū)動(dòng)力 31.1.3社會(huì)驅(qū)動(dòng)力 31.1.4技術(shù)驅(qū)動(dòng)力 41.2風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 41.2.1世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀 41.2.2中國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀 41.3風(fēng)力發(fā)電展望 52風(fēng)力機(jī)理論 72.1基本公式 72.1.1風(fēng)能運(yùn)用系數(shù) 72.1.2風(fēng)壓強(qiáng) 72.1.3阻力式風(fēng)力機(jī)的最大效率 72.2工作風(fēng)速與輸出功率 82.2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出效率 82.2.2工作風(fēng)速與輸出功率 92.2.3啟動(dòng)風(fēng)速和額定風(fēng)速的選定 92.3風(fēng)能運(yùn)用與氣象 122.3.1風(fēng)的觀察對(duì)風(fēng)能運(yùn)用的意義 132.3.2風(fēng)能運(yùn)用中需要的氣象調(diào)查 132.4風(fēng)的觀察 133風(fēng)力發(fā)電機(jī)方案和構(gòu)造設(shè)計(jì) 143.1小型垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)方案設(shè)計(jì) 143.2風(fēng)葉 153.3行星齒輪加速器設(shè)計(jì)計(jì)算 163.3.1設(shè)計(jì)規(guī)定 163.3.2選加速器類型 163.3.3擬定行星輪數(shù)和齒數(shù) 173.3.4壓力角(α)的選擇 173.3.5齒寬系數(shù)的選擇 183.3.6模數(shù)選擇 183.3.7預(yù)設(shè)嚙合角 183.3.8太陽(yáng)輪與行星輪之間的傳動(dòng)計(jì)算 183.3.9行星輪與內(nèi)齒輪之間的傳動(dòng)計(jì)算 193.3.10行星排各零件轉(zhuǎn)速及扭矩的計(jì)算 203.3.11行星排上各零件受力分析及計(jì)算 203.3.12行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度校核計(jì)算 213.4電磁離合器設(shè)計(jì)計(jì)算 253.4.1選型 253.4.2牙嵌式電磁離合器的動(dòng)作特性 263.4.3離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 263.4.4離合器的外徑 263.4.5離合器牙間的壓緊力 263.4.6線圈槽高度 273.4.7磁軛底部厚度 27總結(jié) 28致謝 29參考文獻(xiàn) 30前言隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的不停加緊，使得能源消耗逐步增加，全球工業(yè)有害物質(zhì)的排放量與日俱增，從而造成氣候異常、災(zāi)害增多、惡性疾病的多發(fā)。因此，能源和環(huán)境問題成為當(dāng)今世界所面臨的兩大重要課題。由能源問題引發(fā)的危機(jī)以及日益突出的環(huán)境問題，使人們認(rèn)識(shí)到開發(fā)清潔的可再生能源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的客觀需要。能夠說，對(duì)風(fēng)力發(fā)電的研究和進(jìn)行這方面的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我們從事風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的同窗是有著十分重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義的，也是十分有必要的。1概述1.1開發(fā)運(yùn)用風(fēng)能的動(dòng)因風(fēng)能作為一種新能源它的開發(fā)運(yùn)用是有一定動(dòng)因的，并且隨著時(shí)間的推移，開發(fā)運(yùn)用風(fēng)能的動(dòng)因也在變化。下面將重要從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)和技術(shù)進(jìn)步四方面來介紹風(fēng)能開發(fā)運(yùn)用的動(dòng)因。1.1.1經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化能源供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化提供了重視開發(fā)運(yùn)用的基本原理。在偏遠(yuǎn)地區(qū)，電力供應(yīng)困難。與常規(guī)電網(wǎng)延伸和柴／汽油機(jī)發(fā)電相比，運(yùn)用小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電有成本優(yōu)勢(shì)。例如在內(nèi)蒙古農(nóng)牧區(qū)，運(yùn)用小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電，農(nóng)牧戶承當(dāng)?shù)某杀炯s2元/KW左右。如果用電網(wǎng)延伸的辦法，農(nóng)牧戶承當(dāng)?shù)某杀靖哂?元/KW。在這些地區(qū)，運(yùn)用汽油／柴油發(fā)電機(jī)的供電，考慮油料的運(yùn)輸成本，農(nóng)牧戶承當(dāng)?shù)某杀疽惨哂?元/KW?；茉促Y源枯竭與供應(yīng)安全進(jìn)入工業(yè)社會(huì)后，人類在飛速發(fā)展自己的文明過程中通過了多次能源危機(jī)。人們開始認(rèn)識(shí)到，無限制地開采煤炭、石油、天然氣等化石能源，終有資源枯竭的一天?，F(xiàn)在石油儲(chǔ)量約1300億噸，年消耗量約35億噸，計(jì)此后25年中平均年消耗量將達(dá)50億噸，即使加上新發(fā)現(xiàn)的油田，專家預(yù)計(jì)總儲(chǔ)量也不會(huì)超出億噸，有油資源在四五十年后也將枯竭。為了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急是尋找和研究運(yùn)用其它可再生資源。風(fēng)能作為新能源中最具工業(yè)開發(fā)潛力的可再生能源，就格外引發(fā)人們的矚目。某些國(guó)家要靠進(jìn)口化石能源來滿足本國(guó)內(nèi)能源的消費(fèi)。風(fēng)能的開發(fā)運(yùn)用能夠減少對(duì)國(guó)外能源的依賴，并加強(qiáng)本國(guó)的能源供應(yīng)安全水平，國(guó)內(nèi)的化石能源價(jià)格變化較小，社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性也因此而增強(qiáng)。增進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)屬于新興技術(shù)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)、示范到商業(yè)化發(fā)展，最后進(jìn)入市場(chǎng)，將給整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)帶來新的活力，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一種新的經(jīng)濟(jì)增加點(diǎn)。一種國(guó)家如果開發(fā)運(yùn)用風(fēng)能技術(shù)早，就有可能占據(jù)風(fēng)能運(yùn)用的技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。1.1.2環(huán)境驅(qū)動(dòng)力除了人們?cè)缦日J(rèn)識(shí)到的煙塵、二氧化硫等區(qū)域性的污染外，世界上越來越多的人開始認(rèn)識(shí)到二氧化碳等溫室氣體的大量排放對(duì)全球氣候變暖給人類社會(huì)帶來的有害影響。冰山消融、海平面升高、大氣環(huán)流和海洋異常造成自然災(zāi)害的頻發(fā)、土地沙漠化，使“地球村”的效應(yīng)更加明顯，各國(guó)都認(rèn)識(shí)到必須共同采用方法減緩和影響這種變化。為減緩地球變暖，1997年在日本京都召開的聯(lián)合國(guó)氣候變化框架締約方第3次大會(huì)上，84國(guó)代表審議通過《京都議定書》，規(guī)定工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大幅度削減二氧化碳等溫室氣體排放量。這也迫使人們重視尋找其它可再生的替代能源。風(fēng)能在能源轉(zhuǎn)化工程中不會(huì)產(chǎn)生任何排放量，因此除了不產(chǎn)生煙塵、二氧化硫等區(qū)域性污染外，也不會(huì)帶來全球環(huán)境污染。1.1.3社會(huì)驅(qū)動(dòng)力風(fēng)能份額增加時(shí)，會(huì)發(fā)明諸多直接和間接的就業(yè)機(jī)會(huì)。除了在工廠的生產(chǎn)和裝機(jī)工程中發(fā)明就業(yè)之外，在設(shè)備維護(hù)方面也會(huì)提供就業(yè)機(jī)會(huì)。另外，在某些國(guó)家（如歐盟國(guó)家）中，風(fēng)能開發(fā)運(yùn)用已經(jīng)成為熱點(diǎn)問題，得到了公眾的支持。許多民眾十分關(guān)注風(fēng)能的發(fā)展，并將運(yùn)用風(fēng)能和其它可再生能源當(dāng)成他們的生活方式。綠色電力的發(fā)展就是一種典型的例予，人們自愿以高于化石電力的價(jià)格購(gòu)置風(fēng)電和其它可再生能源電力。1.1.4技術(shù)驅(qū)動(dòng)力隨著科技的進(jìn)步，空氣動(dòng)力理論的不停發(fā)展、新型高強(qiáng)度、輕質(zhì)材料的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和自動(dòng)控制技術(shù)的不停改善，機(jī)械、電氣、電子元件制造技術(shù)的成熟，為風(fēng)電技術(shù)向大功率、高效率、高可靠性和高度自動(dòng)化方向發(fā)展提供了條件。1.2風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀1.2.1世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代以來，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制獲得了巨大進(jìn)展。1987年美國(guó)研制出單機(jī)容量為3.2MW的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，安裝于夏威夷群島的瓦胡島上。1987年加拿大研制出單機(jī)容量為4.OMW的立軸達(dá)里厄風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，安裝于魁北克省的凱普一柴特。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，單機(jī)容量在100KW以上的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研究開發(fā)及生產(chǎn)在歐洲的丹麥、德國(guó)、荷蘭、西班牙等國(guó)獲得了快速發(fā)展。到20世紀(jì)90年代，單機(jī)容量為100～200KW的機(jī)組已在中型和大型風(fēng)電場(chǎng)中成為主導(dǎo)機(jī)型。同時(shí)單機(jī)容量在1MW以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也研制開發(fā)成功，并在風(fēng)電場(chǎng)中成功運(yùn)行。世界風(fēng)電總裝機(jī)容量1997年終為746萬KW，1998年終為1015萬KW，1999年終風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究為1393萬KW，達(dá)1845萬KW，達(dá)2493萬KW，達(dá)3112KW，平均年增加率在30%以上。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，全世界到風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將超出1億KW，占?xì)W洲總發(fā)電量的20%以上。世界能源委員會(huì)預(yù)計(jì)，全世界到風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量可達(dá)1.8億～4.7億KW。1.2.2中國(guó)風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀中國(guó)風(fēng)力發(fā)電起步較晚，但發(fā)展較快?，F(xiàn)在風(fēng)力發(fā)發(fā)電機(jī)組的研制開發(fā)重點(diǎn)分兩方面，一是1KW下列獨(dú)力運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，二是100KW以上并網(wǎng)運(yùn)行的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。20世紀(jì)80年代中期，中國(guó)開始規(guī)劃風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)。1983年在山東榮城引進(jìn)3臺(tái)丹麥55KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，開始并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的實(shí)驗(yàn)和示范。1986年在新疆達(dá)坂城安裝了1臺(tái)100KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，1989年又安裝了13臺(tái)150KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，同年在內(nèi)蒙古朱日和也安裝5臺(tái)美國(guó)100KW機(jī)組，開始了中國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)和示范。特別近年來，中國(guó)的風(fēng)力風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到底，中國(guó)共建有27座風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)812臺(tái)，總?cè)萘?9.98985方KW?，F(xiàn)在正處于前期工作階段和正在建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)以遍及10多個(gè)省、市和自治區(qū)。1.3風(fēng)力發(fā)電展望風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在還在不停發(fā)展，重要體現(xiàn)在單機(jī)容量不停增大上?，F(xiàn)在主流發(fā)電機(jī)組的功率，以上升到600～750KW，MW級(jí)的機(jī)組也成批生產(chǎn)，24MW級(jí)的機(jī)組已在實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)。這就必然要采用某些新的復(fù)合材料和新的技術(shù)。例如，單機(jī)容量不停增大，槳葉的長(zhǎng)度也在不停增加，容量為2MW的風(fēng)力機(jī)葉輪掃風(fēng)直徑達(dá)72m。現(xiàn)在最長(zhǎng)的葉片以做到50m。槳葉材料由玻璃纖維增強(qiáng)樹脂發(fā)展為強(qiáng)度高、重量輕的碳纖維。槳葉也向柔性方向發(fā)展。早期的某些風(fēng)力機(jī)槳葉是根據(jù)直升飛機(jī)的機(jī)翼設(shè)計(jì)的，而風(fēng)力機(jī)的槳葉運(yùn)行在與直升飛機(jī)很不同的空氣動(dòng)力環(huán)境中。對(duì)葉型的進(jìn)一步改善，增強(qiáng)了風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的效率。例如，在美國(guó)，國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室研制開發(fā)了一種新型葉片，比早期的某些風(fēng)力機(jī)槳葉捕獲風(fēng)能的能力要大20%?，F(xiàn)在，丹麥、美國(guó)、德國(guó)等風(fēng)電科技較發(fā)達(dá)的國(guó)家，有許多專業(yè)研究人員在運(yùn)用較先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)條件致力與新葉型的從理論到應(yīng)用的研究開發(fā)。在中、大型風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中，采用了更高的塔架以捕獲更多的風(fēng)能。地處平坦地帶的風(fēng)力機(jī)。在50m高處捕提的風(fēng)能要比30m高處多20%。特別值得注意的是，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近年來發(fā)展了一種變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究組，取消了沉重的增速齒輪箱，發(fā)電機(jī)軸直接連接到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸上，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)阻而變化，其交流電的頻率也隨之變化，通過置于地面的大功率電力電子變換器，將頻率不定的交流電整流成直流電，在逆變成與電網(wǎng)同頻率的交流電輸出。由于他被設(shè)計(jì)成在幾乎全部的風(fēng)況下都能獲得較大的空氣動(dòng)力效率，因而提高了捕獲風(fēng)能的效率，實(shí)驗(yàn)表明，在平均風(fēng)速6.7m/s時(shí)，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要比恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多捕獲15%的風(fēng)能，同時(shí)每由于機(jī)艙重量減輕和改善了傳動(dòng)系統(tǒng)各部件的受力狀況，可使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐構(gòu)造減輕，塔架等基礎(chǔ)費(fèi)用也可減少。其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也較低。這是一種很有發(fā)展前途的技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將來的發(fā)展趨向?qū)⒓性冢禾岣邫C(jī)群安裝場(chǎng)地選擇的精確性；進(jìn)機(jī)群布局的合理性：提高運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的最佳控制；進(jìn)一步減少設(shè)備投資及發(fā)電成本；總裝機(jī)容量在1MW以上的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將占據(jù)主導(dǎo)地位，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量將重要是百千瓦以上至兆瓦級(jí)的。2風(fēng)力機(jī)理論2.1基本公式2.1.1風(fēng)能運(yùn)用系數(shù)風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)能中吸取的能量大小程度用風(fēng)能運(yùn)用系數(shù)Cp表達(dá)。橫截面積為s(m2)的氣流的動(dòng)能為E=0.5ρSVf3式中ρ——空氣密度，㎏/m3Vf——風(fēng)速，m/s如果風(fēng)力機(jī)實(shí)際獲得的軸功率為P,那么風(fēng)能運(yùn)用系數(shù)為CP=P/E=P/(0.5ρSVf3)（2-1）2.1.2風(fēng)壓強(qiáng)如圖2-1a，根據(jù)伯努力方程，風(fēng)中物體受到的風(fēng)壓Q為Q=0.5CPVf2式中C——空氣阻力系數(shù)與物體形狀有關(guān)，平板普通取2Vf——風(fēng)與平板的相對(duì)速度2.1.3阻力式風(fēng)力機(jī)的最大效率建立簡(jiǎn)樸的抱負(fù)模型，一種平板在風(fēng)的氣動(dòng)壓力作用下沿著風(fēng)速方向運(yùn)動(dòng)，如圖2-l（b），并規(guī)定平板上游一定距離上的風(fēng)速為Vf，平板的運(yùn)動(dòng)速度為V，那么平板吸取的功率能夠表達(dá)為P=FV=QSV式中F——板受到風(fēng)的壓力，牛頓S——平板的面積，m2圖2-1平板模型F=QS=0.5CPS(Vf-V)2因此P=0.5CPS(Vf-V)2V(2-2)對(duì)給定的上游風(fēng)速玲，能夠?qū)懗鲆云桨宓倪\(yùn)動(dòng)速度V為函數(shù)的功率變化關(guān)系式，對(duì)V進(jìn)行微分得dp／dv=CP(Vf-V)(Vf-V／3)令dp／dv=0，能夠得到兩個(gè)解：V1=Vf沒有物理意義V2=Vf／3對(duì)應(yīng)于最大值Pmax=0.5ρSV3f(4C/27)CPmax=4C/27(2-3)從上式中能夠看出，阻力式風(fēng)力機(jī)的效率是比較低的，提高效率的唯一方法是設(shè)法提高風(fēng)的阻力系數(shù)C。2.2工作風(fēng)速與輸出功率2.2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出效率最抱負(fù)的風(fēng)力機(jī)也不可能吸取全部的風(fēng)能，而只能吸取部分風(fēng)能。如上一節(jié)推導(dǎo)的那樣，有一種最大風(fēng)能運(yùn)用系數(shù)Cpmax。但是，風(fēng)力機(jī)在制做過程中，由于受到多個(gè)條件的限制，做不到完全抱負(fù)的形狀。因此實(shí)際的風(fēng)力機(jī)和抱負(fù)的風(fēng)力機(jī)之間也有差別。實(shí)際風(fēng)力機(jī)吸取的功率與抱負(fù)風(fēng)力機(jī)吸取的功率的比值叫做風(fēng)力機(jī)的效率。用η1表達(dá)。另外尚有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率甲η2和發(fā)電機(jī)的效率η3等，因此實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的效率，能夠表達(dá)為η=η1·η2·η32.2.2工作風(fēng)速與輸出功率風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)時(shí)，為了克服其內(nèi)部的摩擦阻力而需要一定的力矩。這一最低力矩值叫做風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)力矩。啟動(dòng)力矩重要與風(fēng)力機(jī)本身的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦阻力有關(guān)·因此風(fēng)力機(jī)有一最低工作風(fēng)速稱Vfmin，只有風(fēng)速不不大于Vfmin時(shí)風(fēng)力機(jī)才干工作。當(dāng)風(fēng)速超出某一值的時(shí)候，基于安全上的考慮(重要是塔架和槳葉強(qiáng)度)，風(fēng)力機(jī)應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，因此每一臺(tái)風(fēng)力機(jī)都規(guī)定有最高風(fēng)速Vfmax，最高風(fēng)速Vfmax與風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度有關(guān)，是設(shè)計(jì)時(shí)給定的參數(shù)。最小風(fēng)速稱Vfmin，和最大風(fēng)速Vfmax之間的風(fēng)速叫做風(fēng)力機(jī)的工作風(fēng)速，對(duì)應(yīng)于工作風(fēng)速風(fēng)力機(jī)有功率輸出。當(dāng)風(fēng)力機(jī)的輸出功率達(dá)成標(biāo)稱功率時(shí)的工作風(fēng)速叫做該風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速。2.2.3啟動(dòng)風(fēng)速和額定風(fēng)速的選定如何根據(jù)風(fēng)能資源來選用風(fēng)力機(jī)，使風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)最佳，擬定起動(dòng)風(fēng)速和額定風(fēng)速是核心。（1）雙參數(shù)威布爾分布風(fēng)能就是流動(dòng)空氣含有的動(dòng)能。單位時(shí)間通過垂直于空氣流的單位面積的空氣流所含有的動(dòng)能叫風(fēng)能密度，設(shè)ρ為空氣密度，V為風(fēng)速，則風(fēng)能密度p=0.5ρv3，p隨V的立方增大，變化非常快，故懂得風(fēng)速的變化狀況是運(yùn)用風(fēng)能的先決條件。風(fēng)速V是隨機(jī)變量，經(jīng)研究專家們多認(rèn)為用雙參數(shù)威布爾概率密度函數(shù)擬合風(fēng)速頻率分布最佳腳。威布爾分布函數(shù)形以下式其中K為形狀參數(shù)，無量綱，C為尺度參數(shù)，量綱為ms-1。不同地區(qū)，不同時(shí)期參數(shù)K、C是不同的，可根據(jù)某地持續(xù)30年的風(fēng)資料算出該地的K、C參數(shù)，威布爾分布函數(shù)曲線見圖2-2。參數(shù)K、C影響曲線形狀，K大C大曲線陡峻，峰右移，反之亦然。圖2-2威布爾分布函數(shù)曲線上式滿足(2-4)（2）起動(dòng)風(fēng)速啟動(dòng)風(fēng)速為風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)并能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最小風(fēng)速:風(fēng)力機(jī)分水平軸和垂直軸兩大類，每一類又有多個(gè)形式，同一形式尚有若干種規(guī)格，只有科學(xué)地選擇適合本地風(fēng)能資源的風(fēng)力機(jī)，才干以較少的投資獲取較多的風(fēng)能。根據(jù)國(guó)內(nèi)外100多個(gè)風(fēng)力機(jī)，起動(dòng)風(fēng)速的范疇是2ms-1，至6ms-1，這一范疇能滿足風(fēng)能豐富區(qū)、較豐富區(qū)、可運(yùn)用區(qū)的不同需要。雙參數(shù)威布爾分布函數(shù)曲線峰值對(duì)應(yīng)的凡就是起動(dòng)風(fēng)速(圖2-2)。對(duì)上式求一階導(dǎo)數(shù)且令其等于O有解得 (2-5)證明氣是出現(xiàn)概率最大的風(fēng)速。使用起動(dòng)力風(fēng)速不不大于上式計(jì)算的氣的風(fēng)力機(jī)會(huì)損失小風(fēng)速這一區(qū)段的風(fēng)能，使用起動(dòng)風(fēng)速不大于上式計(jì)算的咋的風(fēng)力機(jī)與否更加好呢?表面看低風(fēng)速的風(fēng)能得到更多的運(yùn)用，進(jìn)一步研究可知在之氣的較高風(fēng)速區(qū)風(fēng)能運(yùn)用率下降，總體上是得不償失，故選用盡量靠近上式成果的風(fēng)力機(jī)最為抱負(fù)。（3）額定風(fēng)速額定風(fēng)速的選定直接影響風(fēng)能運(yùn)用系統(tǒng)整體的效率和經(jīng)濟(jì)性，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。己知風(fēng)能密度p=12ρv3，對(duì)一臺(tái)效率為?，槳葉半徑為廠的風(fēng)力機(jī)，輸出功率w(V)的威布爾分布函數(shù)為w(V)峰值對(duì)應(yīng)之風(fēng)速VP應(yīng)是額定風(fēng)速，此時(shí)風(fēng)力機(jī)提取的風(fēng)能最多。令 (2-6)（4）風(fēng)力機(jī)的工作風(fēng)速、輸出功率與風(fēng)能的關(guān)系風(fēng)力機(jī)的工作風(fēng)速、輸出功率與風(fēng)能的關(guān)系能夠簡(jiǎn)樸地如圖2-3來表達(dá)(注:圖中縱坐標(biāo)表達(dá)輸出功率，單位為:w/m2;橫坐標(biāo)表達(dá)風(fēng)能，單位為:m/s)A—理論風(fēng)能曲線B—扣除空氣動(dòng)力損失后的風(fēng)力機(jī)吸取的功率C—計(jì)算傳動(dòng)損失和機(jī)械能轉(zhuǎn)換損失后的功率曲線D—發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出功率曲線圖2—3功率與風(fēng)速的關(guān)系2.3風(fēng)能運(yùn)用與氣象2.3.1風(fēng)的觀察對(duì)風(fēng)能運(yùn)用的意義在前面已經(jīng)講述過，風(fēng)能與風(fēng)速的三次方成正比。因此，當(dāng)風(fēng)速測(cè)量有10%的誤差時(shí)，風(fēng)力機(jī)輸出功率的誤差將擴(kuò)大到33%。在風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)中，輸出功率出現(xiàn)30%以上的誤差，將帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。風(fēng)速隨時(shí)間變化很大，并且地區(qū)性差別也很大，對(duì)的把握風(fēng)況并不是一件容易的事情。因此在風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)劃中，對(duì)風(fēng)的觀察非常受重視。2.3.2風(fēng)能運(yùn)用中需要的氣象調(diào)查在風(fēng)能運(yùn)用中，需要進(jìn)行四項(xiàng)氣象調(diào)查:(l)風(fēng)能密度調(diào)查結(jié)合風(fēng)能的地辨別布和可設(shè)立風(fēng)力機(jī)地區(qū)面積的調(diào)查，在全國(guó)范疇內(nèi)對(duì)可運(yùn)用的風(fēng)能量進(jìn)行估算。(2)選定適合地點(diǎn)在一年中，對(duì)通過強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)合的調(diào)查。(3)風(fēng)速的頻率分布調(diào)查在風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)中，為了估算平均出力和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間等量，必須理解風(fēng)力機(jī)軸高處的風(fēng)況。(4)為了風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)強(qiáng)度和安全系數(shù)的氣象調(diào)查異常的強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)的概率、風(fēng)的不定向性以及突風(fēng)程度，冰暴、鹽害等的調(diào)查。2.4風(fēng)的觀察風(fēng)的觀察，因其目的不同而有各自的特點(diǎn)。對(duì)于風(fēng)能運(yùn)用，通過對(duì)風(fēng)的觀察，能夠估算出該地區(qū)可運(yùn)用的風(fēng)能大小，為風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)和性能研究以及開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性等提供條件。風(fēng)速的測(cè)量涉及風(fēng)向和風(fēng)速的測(cè)量。由于風(fēng)速隨時(shí)間變化很大，并且變化不定，因此測(cè)量時(shí)取一定時(shí)間內(nèi)的風(fēng)速大小的平均值和最長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)向。我國(guó)現(xiàn)行的風(fēng)速觀察有兩種辦法:一種是每日定時(shí)4次兩分鐘平均風(fēng)速觀察;一種是一日24次自記10分鐘平均風(fēng)速觀察。實(shí)際測(cè)量成果表明，前一種辦法的誤差比較大，因此在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)中采用后一種測(cè)量辦法得到的數(shù)據(jù)。3風(fēng)力發(fā)電機(jī)方案和構(gòu)造設(shè)計(jì)3.1小型垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)方案設(shè)計(jì)現(xiàn)在，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家均大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，即使太陽(yáng)能始終是新能源商業(yè)化的首選，由于太陽(yáng)能的設(shè)立地點(diǎn)較靈活，不會(huì)產(chǎn)生噪音，能夠和建筑進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。但是風(fēng)力發(fā)電較太陽(yáng)能而言，它的成本優(yōu)勢(shì)明顯。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速規(guī)定較高，發(fā)電噪音也很大，因此只能將風(fēng)力發(fā)電機(jī)放在人跡罕至的地方或風(fēng)力較大的地方。設(shè)備也是往大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展，專門建設(shè)大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，這樣，小型風(fēng)力發(fā)電在相稱長(zhǎng)的時(shí)間里未得到較好的發(fā)展。因此，如何使風(fēng)力發(fā)電和建筑進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，減少小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)噪音，使其安裝在建筑周邊而不影響人的生活質(zhì)量，已成為各個(gè)國(guó)家研究的焦點(diǎn)！我設(shè)計(jì)的是一種新型的立式垂直軸小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由風(fēng)機(jī)葉輪、立柱、橫梁、變速機(jī)構(gòu)、離合裝置和發(fā)電機(jī)構(gòu)成。以下圖所示：圖3-1小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)框圖該小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理為：在風(fēng)的吹動(dòng)下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來，使空氣動(dòng)力能轉(zhuǎn)變成了機(jī)械能（轉(zhuǎn)速+扭矩）。通過增速系統(tǒng)和離合器使轉(zhuǎn)矩和扭矩傳遞到風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸上，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，從而使永磁三相發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電。風(fēng)速的不停變化、忽大忽小，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流和電壓也隨著變化。發(fā)出的電通過控制器的整流，由交流電變成了含有一定電壓的直流電，并向蓄電池進(jìn)行充電。從蓄電池組輸出的直流電，通過逆變器后變成了220伏的交流電，供應(yīng)顧客的家用電器。應(yīng)用范疇：提供220伏交流電或24伏、36伏或48伏直流電照明:燈泡,節(jié)能燈家用電器:電視機(jī)、收音機(jī)、電電扇、洗衣機(jī)、電冰箱；該新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)為：額定功率（ｗ）：300輸出電壓（v）：24啟動(dòng)風(fēng)速（m/s）：2額定風(fēng)速（m/s）：6最大使用風(fēng)速（m/s）：20發(fā)電機(jī)為額定功率300w，輸出電壓24v。該新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為：構(gòu)造簡(jiǎn)樸易維護(hù)運(yùn)行平穩(wěn)安全抗強(qiáng)風(fēng)能力強(qiáng)操作簡(jiǎn)樸價(jià)格低廉3.2風(fēng)葉采用帆翼式風(fēng)葉，帆翼式是英國(guó)發(fā)展的一種立軸帆翼式風(fēng)力機(jī)，構(gòu)造簡(jiǎn)樸、性能較高。帆翼的形狀以下圖所示。由于其制造簡(jiǎn)樸，成本低，性能好，因此適于推廣使用。圖3-2帆翼式3.3行星齒輪加速器設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1設(shè)計(jì)規(guī)定設(shè)計(jì)壽命5年，單班，一年365天，中檔傳動(dòng)，傳動(dòng)逆轉(zhuǎn)，齒輪對(duì)稱布置，不允許點(diǎn)蝕，無嚴(yán)重過載，閉式傳動(dòng)。齒輪精度8-7-7，齒輪材料:20CrNiMoH，碳氮共滲解決，硬度為Hv740以上。軸材料:20NiCrMoH或20CrMnMo。齒圈材料:42CrMo，氮化解決，硬度為Hv40O以上。3.3.2選加速器類型小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)是安裝在樓頂或屋頂上的，因此盡量選擇體積小、重量輕、性能穩(wěn)定的設(shè)備。在選擇行星齒輪時(shí)，我選擇NGW型星形齒輪加速器，由于這個(gè)型號(hào)的齒輪傳動(dòng)效率高，體積小，重量輕，構(gòu)造簡(jiǎn)樸，制造方便，傳遞功率范疇大，軸向尺寸小，可用于多個(gè)工作條件的特點(diǎn)。輸入軸輸入軸輸出軸RSCP圖3-3NGW型行星齒輪加速器3.3.3擬定行星輪數(shù)和齒數(shù)在行星齒輪加速器中選擇行星輪數(shù)：Nw=3通過查表法擬定了齒輪的齒數(shù)（機(jī)械手冊(cè)）：總傳動(dòng)比i=5.4太陽(yáng)輪齒數(shù)ZS=20內(nèi)齒輪齒數(shù)Zr=88行星輪齒數(shù)Zp=343.3.4壓力角(α)的選擇我們國(guó)家和許多國(guó)家都把齒輪的原則壓力角規(guī)定為20o，因此，本次設(shè)計(jì)的變速箱采用20o壓力角，以提高加工刀具的通用性。3.3.5齒寬系數(shù)的選擇對(duì)于硬齒面齒輪的齒寬系數(shù)應(yīng)不大于軟齒面的齒寬系數(shù)。普通狀況下，硬齒面值齒輪可取Фd<0.7。齒寬系數(shù)小Фa=(b/a)，普通可取0.4--0.8，常取0.6--0.7。3.3.6模數(shù)選擇齒輪的模數(shù)是決定齒輪大小和幾何參數(shù)的重要參數(shù)，它直接影響齒輪的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計(jì)變速箱選用模數(shù)的大小，重要與下列因素有關(guān):1.齒輪上受力的大小，作用力大，模數(shù)也大。2.與材料、加工質(zhì)量、熱解決質(zhì)量好壞有關(guān)。對(duì)于模數(shù)(m)的擬定，能夠根據(jù)同類變速箱的統(tǒng)計(jì)，參考選擇。下列為行星傳動(dòng)變速箱模數(shù)統(tǒng)計(jì)表:型號(hào)SD08SD10TY130BTY160BTY180CTY220TY230TY320BTY320CTY420A整機(jī)功率（kw）597495.5120142162169235235310模數(shù)（mm）22.533.5343434.5通過以上比較，我擬定本次設(shè)計(jì)變速箱的模數(shù)為:2.5mm。3.3.7預(yù)設(shè)嚙合角嚙合角定義：嚙合齒的兩節(jié)圓的公切線與嚙合線的夾角（銳角）。預(yù)先設(shè)定嚙合角為：α,sp=20o30,α,pr=19o3.3.8太陽(yáng)輪與行星輪之間的傳動(dòng)計(jì)算（1）計(jì)算未變位時(shí)的中心距adsp===67.5（2）初算中心距變動(dòng)系數(shù)y,sp==（3）計(jì)算中心距并取圓整值a=m()=70（4）實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)ysp==0.75（5）計(jì)算嚙合角α,spcosα,sp===0.912323,=（6）計(jì)算總變位系數(shù)xspxsp==（20+34=0.827（7）校核xsp介于p7及p8之間，有助于接觸強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度，因此可用（8）分派變位系數(shù)xs=0.437xp=0.393.3.9行星輪與內(nèi)齒輪之間的傳動(dòng)計(jì)算（1）計(jì)算未變位時(shí)的中心距adcr===67.5（2）計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)ypr==－0.25（3）計(jì)算嚙合角α,rpcosα,rp===0.9488,=（4）計(jì)算總變位系數(shù)xrp==(88-34)=－0.241（5）分派變位系數(shù)xr=xrp＋xp=-0.241＋0.39=0.1493.3.10行星排各零件轉(zhuǎn)速及扭矩的計(jì)算因效率對(duì)強(qiáng)度校核的扭矩影響比較小，因而在下面的扭矩計(jì)算中不考慮效率的影響。對(duì)行星排各零件的扭矩進(jìn)行計(jì)算。MS:MR:MC=1:α:(1+α)=1:2.4545:-3.4545因通過太陽(yáng)輪輸出扭矩，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為2168(Nm)，故反方向計(jì)算，故太陽(yáng)輪為輸入扭矩:Mi=MS=2168(Nm)風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)速為ni=1175（rpm）太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速ns=1175（rpm）行星輪轉(zhuǎn)速np==1148（rpm）3.3.11行星排上各零件受力分析及計(jì)算1．太陽(yáng)輪S受力以下圓周力Fts根據(jù)公式=式中Ms一作用在太陽(yáng)輪上的扭矩Ms=2168(N·m)Cs一行星輪數(shù)目Cs=3rs一太陽(yáng)輪分度圓直徑rs=74.25(mm)徑向力Frs根據(jù)公式=式中α一齒輪壓力角α=20oβ一分度圓上螺旋角β=0oFrs1=9733×tg20o=3543(N)2．行星輪P受力分析以下：圓周力Ftp=Fts=9733(N)徑向力Frp=Frs=3543(N)3．行星架C受力以下：圓周力Ftc=2Fts=29733=19466(N)徑向力Frc=0(N)4．齒圈R受力以下：圓周力FtR1=Fts1=9733(N)徑向力FrR1=Frs1=3543(N)3.3.12行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度校核計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)中的齒輪計(jì)算辦法重要是按照GB3480“漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算辦法”計(jì)算，并考慮行星傳動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算校核。(1).彎曲疲勞強(qiáng)度校核1.分度圓上的圓周力Ft根據(jù)前面的計(jì)算成果，行星輪和齒圈上受力在邁進(jìn)二檔時(shí)最大，所受的圓周力均為Ft=13360(N)2.齒寬計(jì)算太陽(yáng)輪與行星輪的齒寬分別為48mm、46mm；齒圈的齒寬為54mm 3.使用系數(shù)KA查手冊(cè)得KA=1.254.動(dòng)載系數(shù)KV太陽(yáng)輪分度圓上的圓周速度，根據(jù)下列公式計(jì)算=式中VC一太陽(yáng)輪相對(duì)于行星架的圓周速度（m/s）ds一太陽(yáng)輪分度圓直徑(mm)ds=148.5（mm）ns一太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)ns=733(rpm)ncp一行星輪相對(duì)行星架的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)ncp=-716(rpm)nc一行星架轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)nc=212(rpm)代入公式因此==4.05（m/s）=1+（）=1.1（m/s）同理可得行星輪P==4.06（m/s）計(jì)算得KV=1.10齒圈R=計(jì)算得KV=1.1145.齒間載荷分派系數(shù)KFa、KHa由于/b=3N/mm100N/mm且為表面硬化的直齒輪。因此KHa=KFa=1.26.齒向載荷分布系數(shù)KFβ對(duì)于太陽(yáng)輪、行星輪和齒圈，它們的齒輪寬度和行星齒輪的分度圓直徑比都不大于1，則KHβ=KFβ=17.復(fù)合齒形系數(shù)YFS=4YFS=3.95YFS=4.068.重疊度系數(shù)由于εasp=1.47εapr=1.583=0.25+太陽(yáng)輪與行星輪Yε=0.76行星輪與齒圈Yε=0.7249.螺旋角系數(shù)=1-由于β=0因此YβA=YβC=Yβ=110.彎曲應(yīng)力σF由公式：==×1.25×1.1×1.2×1×4.0×0.76×1×1.15=356.78(MPa)=×1.25×1.1×1.2×1×3.9×0.724×1×1.15=367.6(MPa)=×1.25×1.1×1.2×1×4.0×0.724×1×1.15=364.6(MPa)11.彎曲疲勞強(qiáng)度的壽命系數(shù)YN=60rnt>3因此YNS=YNP=YNR=1取σFlim=380Mpa12.YST相對(duì)齒根的圓角敏感系數(shù)YδrelT查表得太陽(yáng)輪、行星輪、齒圈的敏感系數(shù)均為YδrelT=113.相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)YRrelT查表得YRrelT=0.914.應(yīng)力修正系數(shù)YST=215.齒輪的彎曲疲勞極限σ,Flim由公式σ,Flim=σFlimYNYSTYXYδrelTYδrelTσ,FlimS=460×1×2×1×1×0.9=828（Mpa）σ,FlimP=322×1×2×1×1×0.9=579.6（Mpa）σ,FlimR=380×1×21×1×0.9=684（Mpa）安全系數(shù)S===2.32===1.57===1.87按含有高可靠性規(guī)定取最小安全系數(shù)SFlim=1.5從而可看出：Ss>SFminSp>SFminSR>SFmin因此彎曲強(qiáng)度校核通過。（2）接觸疲勞強(qiáng)度校核1.接觸強(qiáng)度的齒間載荷分派系數(shù)kHa太陽(yáng)輪與行星輪嚙合時(shí)總重疊度εy=εa=1.47查表得kHa=1.2齒圈與行星輪嚙合時(shí)的總重疊度εy=εa=1.583查表得kHa=1.22.節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH計(jì)算=得ZH=2.31863.彈性系數(shù)Zε可由公式Zε=得太陽(yáng)輪與行星輪嚙合時(shí)Zε==0.918齒圈與行星輪嚙合時(shí)Zε==0.89754.接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim太陽(yáng)輪與行星輪是合金鋼滲碳解決，σHlim取1500Mpa齒圈是合金鋼氮化解決，σHlim取1200Mpa5.壽命系數(shù)ZN=60rnt>5因此===16.潤(rùn)膜影響系數(shù)ZLVR太陽(yáng)輪和行星輪為8級(jí)精度，齒圈為9級(jí)精度，選用v40=115mm2/s的礦物油，則查表得：太陽(yáng)輪和行星輪為ZLVR=0.9，齒圈為ZLVR=0.87.齒面工作硬化系數(shù)Zw=18.尺寸系數(shù)Zx=19.齒輪的接觸疲勞極限σ,Hlim由公式σ,Hlim=σHlimZNZLVRZWZXσ,HlimS=1500×1×0.9×1×1=1350(MPa) σ,HlimP=1500×1×0.9×1×1=1350(MPa)σ,HlimR=150010.811=9600(MPa)10.安全系數(shù)S===1.05===1.05===1.47按含有高可靠性規(guī)定取最小安全系數(shù)SHlim=1.0從而看出齒輪滿足使用規(guī)定。3.4電磁離合器設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1選型為滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作環(huán)境的需要，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中我選擇牙嵌式電磁離合器，由于牙嵌式電磁離合器有外形尺寸小，傳遞轉(zhuǎn)矩大，無空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，無摩擦發(fā)熱，無磨損，不需調(diào)節(jié)，傳動(dòng)比恒定無滑差，使用壽命長(zhǎng)，脫開快，干、濕兩用的特點(diǎn)。（電源為12v直流電）3.4.2牙嵌式電磁離合器的動(dòng)作特性通電后，當(dāng)激磁電流按指數(shù)曲線上升時(shí)，由于銜鐵被吸引，線圈中電感增大，引發(fā)電流第一次短時(shí)間下降，后來還會(huì)由于銜鐵吸引后尚不能起動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，出現(xiàn)牙間嵌合、脫開和再嵌合的滑跳現(xiàn)象，致使電流發(fā)生多次跳動(dòng)，直到能帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)才趨向穩(wěn)定。對(duì)于靜態(tài)接合，起動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短重要與銜鐵吸引時(shí)間有關(guān)，而對(duì)動(dòng)態(tài)起動(dòng)，則與相對(duì)轉(zhuǎn)速、負(fù)載特性、負(fù)載的增加狀況以及牙的相對(duì)位置等因素有關(guān)。離合器的脫開時(shí)間就是從切斷激磁電流開始到牙完全脫開嵌合，傳遞力矩消失所經(jīng)歷的時(shí)間，此時(shí)電流也按指數(shù)曲線衰減。3.4.3離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KT式中T-離合器傳遞的理論轉(zhuǎn)矩，它涉及工作轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)的慣性轉(zhuǎn)矩T=2168（Nm）；K-工作狀況系數(shù)K=1.5因此TC=1.5×2168=3252（Nm）3.4.4離合器的外徑=1333.4.5離合器牙間的壓緊力Q式中α-牙形角，α=30oρ-摩擦角，ρ=8oDm-牙的平均直徑U1-銜鐵摩擦面的摩擦系數(shù)d1-銜鐵導(dǎo)向孔直徑Fd-彈簧推力，F(xiàn)d=403.4.6線圈槽高度=20mm式中β-線圈槽高度比，β=5αs-傳熱系數(shù)，αs=11fH-填充系數(shù)，fH=0.6ρ-電阻系數(shù)，ρ=0.017mm2/m3.4.7磁軛底部厚度==4(mm)總結(jié)本文首先根據(jù)當(dāng)今的世界狀況，引出了能源危機(jī)和如何生產(chǎn)清潔能源的問題。接著通過對(duì)各文獻(xiàn)的閱讀，對(duì)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電水平以及國(guó)外先進(jìn)水平有了初步的認(rèn)識(shí)，并著重介紹了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r。接著又進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)查、社會(huì)調(diào)查，理解了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的具體構(gòu)造和工作原理，并根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理，提出了多個(gè)可行性選