【正文】 ⒉風(fēng)機(jī)全壓系數(shù)： 32249 10 tfPu? ??? ? ??? 圖 23風(fēng)機(jī)葉輪示意圖 ⒊風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)數(shù)： 33 44 1430 49000vs tfqnnp? ? ? ? ? ? ⒋風(fēng)機(jī)進(jìn)口軸向速度： 0. 27 0. 270 8. 92 6 8. 92 6 88 .9 3 29 .9 8 /vv q m s? ? ? ? ⒌風(fēng)機(jī)進(jìn)口當(dāng)量直徑： . 04 4 8 8 . 9 3 0 . 2 5 16 0 6 0 2 9 . 9 8 3 . 1 4voe qDmv ?? ?? ? ?? ? ? ? ⒍風(fēng)機(jī)流量系數(shù)： 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 14 2 222 4 4vqDu? ? ? ??? ?? ⒎內(nèi)孔直徑： .0 .1 1 ( 1 ) 0 .7 0 .1 1 9 0 .7 0 .2 5 1 0 .1 7 4ah o ed N D m? ? ? ? ? ? ? ? 其中 Nah =8。 早在 1920 年，德國的物理學(xué)家 Albert Betz 就對風(fēng)力發(fā)電葉片進(jìn)行過詳細(xì)的計(jì)算。這可能是由于過多的相信了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，而對葉片服役期間可能遇到的較強(qiáng)動(dòng)態(tài)環(huán)境和湍流條件考慮不足造成的。同時(shí)，較低的葉片旋轉(zhuǎn)速度要求的運(yùn)行載荷也較低，旋轉(zhuǎn)直徑可以相應(yīng)的增加。為此，該公司對大型葉片外形型面和結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了必要的改進(jìn)：包括為了抑制生成擾流和旋 渦，在葉片端部安裝“小翼”；為改善和提高渦輪發(fā)電機(jī)主艙附近的捕風(fēng)能力，對葉片根莖進(jìn)行重新改進(jìn)，縮小葉片的外形截面，增加葉徑長度；對葉片頂部和根部之間的型面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣，在保持現(xiàn)有根部直徑的情況下，能夠支撐的葉片長度可比改進(jìn)前增加 20％。 當(dāng)葉輪以角速度ω旋轉(zhuǎn)時(shí)單個(gè)葉片因本身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力 F 為： 2F b l R Cbl R? ? ? ??? 其中ρ = 103 kg/m3ω為葉輪角速度 b 為葉片長 =141mm L 為葉片寬度=82mm δ為葉片厚度 =3mm R 為葉片重心到葉輪中心的距離 =296mm。由 F2 產(chǎn)生的彎曲應(yīng) 力，因葉片的抗山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 17 彎截面模量大，故可忽略。 ⒊風(fēng)機(jī)近風(fēng)口的選型： 根據(jù)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊選擇 ST0701 04 風(fēng)機(jī)軸承：主要包括偏航軸承總成（ 660PME047）、風(fēng)葉主軸軸承（ 24044CC）、變速器軸承、發(fā)電機(jī)軸承等，軸承的結(jié)構(gòu)形式主要有四點(diǎn)接觸球軸承、交叉滾子軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、深溝球軸承等。 風(fēng)機(jī)軸承技術(shù)要點(diǎn)分析 (1)偏航軸承總成 (660PME047) 偏航軸承總成是風(fēng)機(jī)及時(shí)追蹤風(fēng)向變化的保證 。另外，風(fēng)機(jī)如果在運(yùn)動(dòng)過程中偏轉(zhuǎn)，偏航齒山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 19 輪上將承受相當(dāng)大的陀螺力矩，容易造成偏航軸承的疲勞失效。 風(fēng)機(jī)暴露在野外，因此對該軸承的密封性能有著嚴(yán)格的要求，必須對軸承的密封形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對軸承的密封性能進(jìn)行模擬試驗(yàn)研究，保證軸承壽命和風(fēng)機(jī)壽命相同。確定 軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)和保持架的結(jié)構(gòu)形式，使軸承具有良好性能和長壽命。 (4)發(fā)電機(jī)軸承 發(fā)電機(jī)軸承采用圓柱滾子軸承和深溝球軸承。 與計(jì)算 由于風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境為載荷較小、沖擊較小 ，因此可以選擇剛性土緣聯(lián)軸器。 a AT K T N m N m? ? ? ? ? ? 風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器型號的確定與校核 從 GB/T432384 中查得 GY5 型剛性凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為 400Nm。 1. 風(fēng)機(jī)主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)以上已經(jīng)選擇的風(fēng)機(jī)葉輪與軸盤，選擇軸的最小直徑為 d=32mm. 軸的強(qiáng)度計(jì)算： ⑴葉輪的質(zhì)量 m m m m m? ? ? ?葉 片葉 輪 前 盤 后 盤 軸 盤 32() 0 . 1 0 41 2 7 . 8 5 1 0 ( 0 . 1 0 . 0 6 4 ) 0 . 0 0 3 2 . 4 122b b Lm z k g???? ? ? ? ? ? ? ? ? ?葉 片 葉 片 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 21 2)22()2()( 020210222 ????????? ??? DDDDDbBm 前盤 2)4 ()2 ()( 223 ??????????? ?? (將前盤曲面略看作直面計(jì)算 ) 2222 23 2 2[ ( ) ( ) ]220. 40 5 0. 137. 85 10 [ ( ) ( ) ] 0. 00 45 4. 0822Dmkg?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ?后 盤 ])()([ 223 ????? ?? 葉輪軸盤因?yàn)檫x用的為 4c型 ? 型軸盤 查風(fēng)機(jī)手冊可知： 4m kg?軸 盤 因此可以計(jì)算葉輪總質(zhì)量為： 2 .4 1 2 .0 4 4 .0 8 4 1 2 .5 3m m m m mk g k g? ? ? ?? ? ? ? ?葉 片葉 輪 前 盤 后 盤 軸 盤 ????? ⑵風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速 N=1430r/min ⑶風(fēng)機(jī)主軸的最大彎矩以及最大轉(zhuǎn)矩的 計(jì)算 ①主軸的最大彎矩的計(jì)算，主軸受力如圖 26。為安全起見，計(jì)算時(shí)?。? 10 m?? ，因此，由于葉輪重心與主軸旋轉(zhuǎn)中心線不一致產(chǎn)生的不平衡力 F1 為： 5 2 21 2 . 0 1 0 2135nF m m??? ? ? ? ?葉 輪 葉 輪（ ） 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 22 圖 26風(fēng)機(jī)主軸受力示意 圖 葉輪重力與其不平衡力之和： 21 1 12[ ( ) ]21351430[ 10 ( ) ] 12 53 13 0. 922135nG m g F g mN? ? ? ?? ? ? ?葉 輪 ])21351430(10[ 2 ???? 軸端與聯(lián)軸器重力之和： 23 6 3 3( ) 1 2 .6 2G G G G G R L m g N??? ? ? ? ? ? ? ? ?軸 端 聯(lián) 軸 器 聯(lián) 軸 器 軸承之間軸的重力： 2 2 34 0 . 0 5 2( ) 0 . 2 7 . 8 5 1 0 1 0 3 3 . 3 2 52G R L g N N? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 主軸與葉輪連接處軸的重力： 2 2 351 0 . 0 3 2( ) 0 . 1 7 . 8 5 1 0 1 0 6 . 32G R l g N N? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 23 圖 27 風(fēng)機(jī)主軸受力彎矩圖 主軸支撐座反力計(jì)算： l lGGlGllGGF A 36344131 )()()()( ????????? 1 5 1 4 4 3 6 3( ) ( ) ( ) ( )( 130 .92 ) ( ) 5 216 .18AG G l l G l G G lFlN? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ??? 1 3 4 5 61 3 0 . 9 2 1 2 . 6 2 3 3 . 3 2 5 6 . 3 2 1 6 . 1 8 3 3BAF G G G G G F NN? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 1 2 3 0 ??????? 主軸彎矩計(jì)算： 1 5 1( ) ( 130 .92 ) 13. 72AM G G l N m N m? ? ? ? ? ? 3 6 3( ) 12. 62 6BM G G l N m N m? ? ? ? ? ? m a x M N?? 主軸彎矩如圖 27 ②風(fēng)機(jī)主軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 39 5 5 1 9 5 5 1 2 0 . 0 41430n PM N m N mn? ? ? ? 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 24 ③風(fēng)機(jī)主軸的復(fù)合應(yīng)力 風(fēng)機(jī)主軸的材料選用 45 鋼 查得其許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 [τ 1]=155MPa 許用彎曲應(yīng)力 [σ 1]=275MPa。 ⑵ 調(diào)速范圍較大，精度高。 ⑹ 必須有專用的變頻電源 |穩(wěn)壓器，目前造價(jià)較高。 變頻器 變頻器的作用是將所接收的三相電源（如 380V， 50Hz）轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)節(jié)的三相電源。 交 —— 直 —— 交頻器由順變器、中間濾波器和逆變器三部分組成。市場銷售的微電腦變頻器，就是使用單片微機(jī)或微處理器為控制核心的變頻器。由于各個(gè)矩形脈沖波下的面積接近于正弦波下的面積，因此，逆變器的輸出電壓就接近于正弦波，這樣就能滿足變頻調(diào)速對電壓與頻率協(xié)調(diào)控制的要求。 運(yùn)算電路將外部的速度，轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流，電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 速度檢測電路將裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測器的信號設(shè)為速度信號，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 30 ② 過載保護(hù)，逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)流通超過規(guī)定時(shí)間，為防止逆變器器件、電線等損壞，要停止運(yùn)轉(zhuǎn)，恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí)限特性，采用熱繼電器或電子熱保護(hù)，過載是由于負(fù)載的 GD2 過大或因負(fù)載過大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。 ⑤ 接地過電流保護(hù)，逆變器負(fù)載接地時(shí)，為了保護(hù)逆變器，要有接地過電流保護(hù)功能。動(dòng)作過頻時(shí)，應(yīng)考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，增加電動(dòng)機(jī)及逆變器的容量等。對于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過電流，有時(shí)也進(jìn)行同樣的控制。因此，對風(fēng)機(jī)的交流異步電機(jī)的調(diào)速就是對風(fēng)機(jī)的山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 31 調(diào)速過程。 變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速原理如圖 33。你們 在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 —— 畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她們給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 33 參考文獻(xiàn) ⒈ 曹承志 .電機(jī)、拖動(dòng)與控制 [M」 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. ⒉ 原魁 ,劉偉強(qiáng) .變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用 1999. ⒊ 清華大學(xué)航天航空學(xué)院流體聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室 朱之墀 黃東濤 李嵩 ， 1999. ⒋ GB:123685 通風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力性能試驗(yàn)方法， 1996. ⒌ 孫淮清，王建中編著．流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì) 手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 ⒍ 王家禎，王俊杰 .傳感器與變送器附 ].北京 :清華大學(xué)出版社， 1996. ⒎ 楊樂平 .LabVIEW 高級程序設(shè)計(jì) [M].清華大學(xué)出版社， 2021. ⒏ 路林吉，饒家明 .數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述 [J].電子技術(shù)， 2021(2):4952. ⒐ 齊振邦 .風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速應(yīng)用現(xiàn)狀及節(jié)能原理 [J].風(fēng)機(jī)技術(shù)， 2021(3) ⒑ 陳朝陽 .變頻調(diào)速器在風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用 [J].風(fēng)機(jī)技術(shù)， 1994(7) ⒒ Online Computer Library Center. 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