小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案-資料下載頁(yè)
2025-05-13 23:47本頁(yè)面
【正文】 圖56 支撐桿受力簡(jiǎn)圖桿受彎矩為鋼管截面模量為 （）其中 D為外徑，m；α=26/30=。受到最大彎應(yīng)力 （）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本常用工程材料表319》得40Cr合金鋼的許用應(yīng)力為，所以能夠滿足強(qiáng)度要求。 拉索的受力計(jì)算塔架的穩(wěn)定方式有很多，有拉桿式、拉索式、桁架式等，而拉索式憑借其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、低廉的價(jià)格及安裝簡(jiǎn)易等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種塔架的固定。塔架用三條拉索固定與地面，每根拉索在水平面投影的夾角為120176。，與塔架夾角為60176。，拉索布置如圖57所示。圖57 拉索的布置按最不利原則，風(fēng)速方向與y軸平行，受力如圖58所示。圖58 單根拉索受力分析由圖58可得到下式：查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》。 拉索力學(xué)性能鋼絲繩公稱直徑d/mm材料近似質(zhì)量鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度/MPa鋼絲繩最小破斷拉力/KN2鋼芯鋼絲繩1470鋼絲繩數(shù)據(jù)目前市場(chǎng)上能夠買得到的鋼繩成品有許多，南通力森鋼絲繩有限公司生產(chǎn)的67類鋼絲繩直徑為2mm鋼絲繩可以滿足我們?cè)O(shè)計(jì)需求，在地面準(zhǔn)確位置固定地腳螺栓鋼筋，鋼筋端部彎成環(huán)狀與鋼絲繩套環(huán)連接。 蓄電池和選型 蓄電池的種類及工作基本原理電化學(xué)電池是一種把氧化還原反應(yīng)所釋放出來(lái)的能量直接轉(zhuǎn)變成低電壓直流電能的裝置，蓄電池分為酸性電池和堿性電池兩大類，酸性電池也稱鉛酸電池，其電解質(zhì)為硫酸，負(fù)極為Pb，正極為PbO2。鉛酸蓄電池廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，電池價(jià)格便宜，為鎘鎳蓄電池的1/6；高倍率放電性能良好，可用于引擎啟動(dòng)，多用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)；電池電壓在使用蓄電池中最高，沒有“記憶”效應(yīng)。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)我們采用鉛酸蓄電池來(lái)作為儲(chǔ)能原件[13]。 蓄電池選型沈陽(yáng)松下蓄電池有限公司生產(chǎn)的LCP12100ST型蓄電池滿足我們的設(shè)計(jì)要求。松下蓄電池100AH電池類型閥控密閉鉛酸蓄電池使用產(chǎn)品UPS容量100AH電壓12V其他特征407173210mm 箱體的設(shè)計(jì)箱體主要用于安裝發(fā)電機(jī)等重要部件，使這些部件免受風(fēng)雨的侵蝕，要求能夠防銹密封。箱體要有一定的重量才能防止讓整個(gè)系統(tǒng)重心比較低，起到穩(wěn)定的作用。 箱體的外形設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的箱體主要以圓柱形為主，上部小，下部偏大，呈階梯狀，如圖59所示。導(dǎo)軌地腳螺栓箱體圖59 箱體外形箱體一側(cè)開一矩形門，方便蓄電池的安裝與檢修，箱底內(nèi)部?jī)蓚€(gè)導(dǎo)軌起到導(dǎo)向作用，能夠讓蓄電池在裝入和取出時(shí)不偏移。為了防止箱體被大風(fēng)傾覆，在箱體底部用6個(gè)地腳螺栓與地面固定。 箱體的防銹與密封防銹：箱體材料為鑄鐵，在戶外工作環(huán)境中難免會(huì)受到水和空氣的銹蝕，銹蝕后的箱體不僅密封性降低，而且強(qiáng)度也受到影響，因此，必須對(duì)箱體進(jìn)行防銹處理。防銹處理的最簡(jiǎn)單方法是在箱壁上噴涂防銹漆。防銹漆有油性的和水性的兩種，油性防銹漆在材料表面形成油性物質(zhì)，去除難，現(xiàn)在一般很少采用，水性防銹漆使用方便、價(jià)格低廉，但是具有一定毒性。防銹漆在市場(chǎng)上比較容易買到，在此不詳細(xì)說(shuō)明。密封：光電耦合器、發(fā)電機(jī)等都是比較容易受損的部件，如果箱體密封不嚴(yán)，一些雨水等具有銹蝕作用的物質(zhì)進(jìn)入箱體將影響到他們的正常工作。箱體的密封方法很多，有墊密封、膠密封、填料密封等等。墊密封操作簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于管道、壓力容器及各種殼體結(jié)合面密封中，密封墊常用材料有橡膠、皮革、石棉、紙等等。本次設(shè)計(jì)采用異丁橡膠密封墊，其滲透泄露較小。 結(jié)論本文在參照各文獻(xiàn)后做出了垂直軸風(fēng)力機(jī)的一個(gè)總體設(shè)計(jì)方案，此系統(tǒng)能夠在較小風(fēng)速下啟動(dòng)發(fā)電，能夠滿足一般家庭的供電，與傳統(tǒng)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，風(fēng)能利用率更高，起動(dòng)風(fēng)速低，噪音少，應(yīng)用前景廣闊。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及塔架的設(shè)計(jì)等，通過(guò)三維建模直觀表現(xiàn)風(fēng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)比較后認(rèn)為在低速運(yùn)行的垂直風(fēng)力機(jī)中運(yùn)用低阻力系數(shù)和大雷諾系數(shù)的葉片能夠產(chǎn)生比較好的發(fā)電效果。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涵蓋了機(jī)械領(lǐng)域、電力電子領(lǐng)域及氣象學(xué)領(lǐng)域，綜合性較強(qiáng)。本設(shè)計(jì)方案著重機(jī)械部分，電子控制部分還有待于日后進(jìn)一步完善。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，工作環(huán)境復(fù)雜，各種數(shù)據(jù)參數(shù)需要通過(guò)大量實(shí)測(cè)來(lái)獲得，限于條件原因，本次設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)只能依照其他類似設(shè)計(jì)來(lái)取，將來(lái)將進(jìn)一步考慮增加實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得第一手?jǐn)?shù)據(jù)。 致謝語(yǔ)首先感謝我的指導(dǎo)老師吳榕副教授這半年來(lái)的悉心指導(dǎo)與關(guān)懷，無(wú)論在論文選題還是文章結(jié)構(gòu)安排上，吳老師都傾注了大量心血。在論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，吳老師耐心的講解常常使我茅塞頓開，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、扎實(shí)的專業(yè)理論功底、求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度深深地影響著我。值此論文完成之際，向吳老師表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意！同時(shí)對(duì)李志輝老師、張丹老師、遲欽河老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的無(wú)私指導(dǎo)表示衷心感謝！最后感謝在我身邊一直默默支持我的家人，是他們的愛讓我在四年的大學(xué)生活中漸漸長(zhǎng)大，讓我擁有強(qiáng)大的動(dòng)力勇往直前！ 參考文獻(xiàn)[1] 葉杭冶. 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與維護(hù)[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2010年4月.[2] 薛桁，朱瑞兆，楊振斌. 中國(guó)風(fēng)能資源貯量估算[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2001年第22卷第2期：P168P170.[3] 中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）. 2009年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì). 2009年.[4] 宋麗莉，毛慧琴，錢光明. 熱帶氣旋對(duì)風(fēng)力發(fā)電的影響分析[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2006年第27卷第9期：P962P965.[5] 芮曉明，馬志勇，康傳明. 并網(wǎng)型垂直軸風(fēng)力機(jī)的基本構(gòu)成與氣動(dòng)特性[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào), 2007年第2期：P28P31.[6] 孫云峰. 小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)[D]. 內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008年.[7] 聶珣. 基于自適應(yīng)轉(zhuǎn)速觀測(cè)器的雙饋風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的研究[D]. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué), 2009年.[8] 張國(guó)銘. 論制造兆瓦級(jí)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的合理性[J]. 風(fēng)力發(fā)電，2001年第4期：P55P61[9] 宋海輝. 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程[M]. 中國(guó)水利水電出版社，2009年.[10] 王心塵. 基于Matlab_Simulink的垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 廈門：廈門大學(xué), 2008年. [11] 芮曉明，柳亦兵，馬志勇. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010年.[12] 楊國(guó)良，高瑞斌，張純. 垂直軸風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)制動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)[J]. 電力電子技術(shù)，2009年第43卷第10期：P53P59.[13] 趙永強(qiáng)，侯紅玲，施紹寧. 蓄電池智能充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J]. 陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010年第26卷第3期：P5P8. 附錄 圖紙清單圖紙名稱數(shù)量大小備注總裝圖1A1用A0紙畫，A1大小打印下支撐架連接盤1A4聯(lián)軸器1A4上支撐架連接盤1A4支承軸套1A3葉片支架1A3葉片1A3箱體1A3箱蓋 1A3傳動(dòng)軸1A3 注：各圖紙見檔案袋。37
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