【正文】 ”白建華強(qiáng)調(diào)，“這些基礎(chǔ)設(shè)施在建設(shè)之初就要充分考慮整體規(guī)劃和協(xié)調(diào)發(fā)展，考慮風(fēng)電并網(wǎng)后對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全問(wèn)題。 另外，多年來(lái)，風(fēng)電的投資成本不斷下降，而標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)卻沒(méi)有變化，風(fēng)電的投資收益越來(lái)越高，造成了近年來(lái)風(fēng)電突飛猛進(jìn)式的發(fā)展。在建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)方面，地方政府的積極性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電力企業(yè)。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委能源研究所《中國(guó)風(fēng)電發(fā)展路線(xiàn)圖 2050》的目標(biāo)，到 2020年、 2030年和 2050年，風(fēng)電裝機(jī)容量將分別達(dá)到 2億千瓦、 4億千瓦和 10億千瓦， 2050年，風(fēng)電將成為中國(guó)的主力電源之一 。 項(xiàng)目未來(lái)市場(chǎng)分析 “十二五”期間，中國(guó)規(guī)劃風(fēng)電新增裝機(jī)容量 7000萬(wàn)千瓦以上。整臺(tái)機(jī)器大約重 150kg，而組成機(jī)器的材料又有好壞之分，有標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件的區(qū)別。在上述影響因素的作用下 ,未來(lái)風(fēng)電成本 可望進(jìn)一步降低 ,成為最清潔同時(shí)也是最便宜的能源。風(fēng)機(jī)葉片長(zhǎng)度已經(jīng)由 20世紀(jì) 80年代的 5m增加到 25m,發(fā)電功率由 25千瓦增加到 750千瓦以上。一個(gè)產(chǎn)品是否有生命力 ,性?xún)r(jià)比是關(guān)鍵因素。風(fēng)能資源無(wú)窮無(wú)盡 ,風(fēng)電開(kāi)發(fā)具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保價(jià)值。 校核最小軸段處扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度136 ?? ??? ??? MPWTT 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 求軸上的載荷及軸的校核 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖圖 7— 1 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 7— 2。 軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查知定位軸肩高度一般?。?～ ） d，但由于齒輪的存在，結(jié)構(gòu)上需要加大軸肩高度，所以當(dāng)軸的直徑為φ 35 時(shí)，取定位軸肩高度為，而軸承的另一邊的圓錐磙子軸承右端采用套筒進(jìn)行軸向定位，左端采用軸承蓋進(jìn)行軸向定位。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 167。另外，在與齒輪連接的軸段作用在大齒輪上的力如下： 圓周力： NdTFIIt 32 ????? （ 7－ 1） 徑向力： Fr Ft tanancosβ 50 87 tan 0°cos 9 06° 94 08 （ 7－ 2） 軸向力： NFF ta ????? ? （ 7－ 3） 167。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 34 第七章 軸的設(shè)計(jì)與校核 本次擬設(shè)計(jì)的小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)共有四根軸：風(fēng)輪軸、增速器低速軸、增速器高速軸、發(fā)電機(jī)軸。 a mzz n? 39。 設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 7） 將以上所求各參數(shù)代入公式（ 6－ 17）得： 3 2121][cos2 F SFdn YYzYKTm ??? ? ????? = 223 ???? ????? （ 6－ 22） 對(duì)比后根據(jù)接強(qiáng)設(shè)計(jì)的模數(shù)，再結(jié)合模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)系列值 ,最終決定取 n 3 。按照接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： 3 211 )][(12HHEdtt zzuuTKd ?????? （ 6— 1） （ 1） 試選載荷系數(shù)tK=； （ 2） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 ).( mNTT ?? （ 62） 齒數(shù)比 ?? zzu （ 63） （ 3） 齒寬系數(shù)1?d?（ 64） （ 4） 查表 106（機(jī)械設(shè)計(jì)）得彈性影響系數(shù) MpaZ E ? （ 5） 確定區(qū)域系數(shù)，圓柱斜齒輪傳動(dòng)為?H 確定循環(huán)次數(shù)：hjLnN 160?（ 6— 5） 機(jī)器可工作 10年，每年工作 300天，每天工 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 作 20小時(shí)，則991291 ??????????????NNN （ 6） 查機(jī)設(shè)圖 1019得， ?HNK （ 7） 查圖 1021d，MpH 5801lim ??， MpaH 5202lim ?? （ 8） 計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力，取失效概率為 1%，安全系數(shù)S= MpaSK HHHNH ][ 1lim11 ???? ?? （ 6— 6） MpaSK HHHNH ][ 2lim22 ???? ?? （ 6— 7） （ 9） 許用接觸應(yīng)力 MpaHHH ][][][ 21 ??? ??? （ 6－ 8） （ 10） 由圖 1026查得： , 2121 ???? ???? ???? （ 11） 由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪的分度圓直徑 3 211 )][(12HHEdtt zzuuTK ?????? = ) ( 23 ?????? ??? （ 12） 計(jì)算齒輪的圓周速度 )/( 0060 50058 0060 11 smndV t ?? ????? ?? （ 6— 9） （ 13） 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)ntm /)()(23111?????????????hbmmmhmmzdmmmdbnttnttd??)136()126()116()106(???? （ 14） 計(jì)算重合度 ?? 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 1 ?????? ??? ? zd （ 6－ 14） （ 15） 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù)： V＝ ， 7 級(jí)精度；由圖 10－ 8 查動(dòng)載荷系數(shù)： ?vK ；由表10－ 3 查得： ?? ?? FH KK ；由條件小齒輪對(duì)稱(chēng)支承， 7 級(jí)精度，調(diào)質(zhì)處理，從表 10－ 4 中查得：?表 10－ 2 查取使用系數(shù)為： ?A（中等沖擊） ?????? ?? HHVA KKKKK 另由圖 1013查得： ??FK （ 16） 實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑 mmKKddtt 3311 ??? （ 6— 15） （ 17） 計(jì)算模數(shù)mmzdm n 11 ???? ? （ 6－ 16） 167。 選材料、熱處理方法、定精度等級(jí) 1． 該風(fēng)力發(fā)電機(jī)為通用機(jī)械，且速度不高，故采用 7 級(jí)精度 (GB1009588)。 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 min/ 10560260 rRvn ??? ???? ??? 故增速比 i n0n 500 97 89 57 η p ηi ηk 0 36 0 9 0 7 0 3 V η 4000 36 694 9 風(fēng)輪功率 v P 694 9 0 36 6 0W。 167。 傳動(dòng)特點(diǎn) 為了使傳動(dòng)更加平穩(wěn)擬采用圓柱斜齒輪作為傳動(dòng)主要零件，同時(shí)為了平衡軸向力采用圓錐滾子軸承作為其兩端的支承，風(fēng)輪軸與增速器軸之間、增速器與發(fā)電機(jī)之間都采用聯(lián)軸器連接。此時(shí)由于風(fēng)輪迎風(fēng)角度的改變，迎風(fēng)面積變小，轉(zhuǎn)速也就隨之降了下來(lái)，達(dá)到了調(diào)速的目的。側(cè)翼板伸到風(fēng)輪回轉(zhuǎn)直徑之外，并與回轉(zhuǎn)面平行。 )( 222 mDAA f ??????? ?? 實(shí)際中一般常使DLDL , 12 ??其中 D為風(fēng)輪直徑，則： )()(21 mDL mDL ???? ???? 2）尾翼的形狀 尾翼的形狀演變經(jīng)過(guò)了老式、改進(jìn)式和新式。其調(diào)向原理是：風(fēng)力發(fā)電機(jī) 工作時(shí)，尾翼板始終順著風(fēng) 向，也就是與風(fēng)向平行。） 167。 1） 葉片升力： )( 22 NvSCF yLL ??????? ? 2） 葉片阻力 : )( 22 NvSCF yDD ??????? ? 3） 葉片受離心力：rgGFg 2?? （ 45） 式中： G葉片重量；（ kg） ω 風(fēng)輪角速度；（ rad） r葉片質(zhì)心至葉片轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離；（ m） g重力加速度（)/ 2sm 玻璃鋼密度為： 310kg / ，估計(jì)單葉片重量 G（假設(shè)葉片厚 5mm，長(zhǎng) ）： )( 3 NghSG y ??????? ? 考慮其中的填充物及實(shí)際葉片形狀為弧形面，取 G=4（ N） 由此可得葉片所受離心力： )()60 ( 4 22 NrgGF g ?????? ?? 4) 葉片所受拉力 P? GFg ?? ?? （ 46） 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 最大拉力為： )(2874283max NGFP g ????? 最小拉力為： )(2794283max NGFP g ????? 5） 升力 FL 對(duì)葉片縱梁的彎矩 ML （亦是升力對(duì)風(fēng)輪軸的轉(zhuǎn)矩）為： )( mNrNFM LL ?????? （ 47） 6） 阻力 FD對(duì)葉片縱梁的彎矩 MD 為： )( mNrFM DD ????? （ 48） 7） 離心力對(duì)風(fēng)輪軸的彎矩g: 只要葉片安裝得對(duì)稱(chēng)且各葉片重量相等，各葉片質(zhì)心到葉片轉(zhuǎn)動(dòng)中心距 r 相 等，則風(fēng)輪軸受到離心力彎矩為零。變槳距葉片就是葉片用可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸安裝在輪轂上，輪轂上安裝的幾個(gè)葉片可同步轉(zhuǎn)動(dòng)以改變?nèi)~片安裝角，也即同步改變?nèi)~片迎角以滿(mǎn)足不同風(fēng)速下（額定風(fēng)速以上）風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到額定功率。） 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 圖 4－ 4 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 圖 4－ 5 查圖知：,(max) ?LC ,0)0( ? ,15x) ?? ??? 20。 展弦比即是翼展的平方與翼的面積 Sy 之比，即風(fēng)輪半徑的平方與葉片面積之 比：mmyz LRRLRSRR ??? 22 （ 4－ 3） 式中： Lm －平均弦長(zhǎng)； （ m） Sy－葉片面積； （ m2） R－風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。（176。 計(jì)算葉片的實(shí)際安裝角 上面所求的對(duì)應(yīng)于不同i?的i?為葉片的相對(duì)迎風(fēng)角，葉片ir處的實(shí)際安裝角i?應(yīng)為相對(duì)迎風(fēng)角i?減去葉片的平均迎角m。對(duì)于 3葉片風(fēng)輪 農(nóng)業(yè)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 計(jì)算如下： 1位置： 1??，查 得： 11 ?rL ，（插值） )( mL ??? 2位置： 12?? ，查 得： 22 ?rL ，（插值） )( mL ??? 3位置： ?? ，查 得： 33 ?rL ，（插值） )( mL ??? 4位置： 24?? ，查 得： 44 ?rL ， )(1 2 4 mL ??? 5位置： ?? ，查 得： 55 ?rL ， )( mL ??? 6位置： 36?? ，查 得： 66 ?rL ， )(1 1 5 mL ??? 7位置： ?? ，查 得： 77 ?rL ， )(1 0 9 mL ??? 8位置： 48?? ，查 得： 88 ?rL ， )(1 0 5 mL ??? 9位置： ?? ，查 得： 99 ?rL ， )(9 7 mL ??? 10位置： 510?? ，查 得： 1010 ?rL ， )( mL ??? 第四步：把各個(gè)位置的弦長(zhǎng)連接起來(lái)便得到了葉片受風(fēng)平面展開(kāi)形狀。 第一步：按適當(dāng)比例繪制一直線(xiàn)，長(zhǎng)度為 ? m，并等分成若干份，現(xiàn)按十份等分，各個(gè)位置間距為 ，計(jì)算出各個(gè)位置上的周速比。從理論上說(shuō)，升阻比 L/D越大越好，但升阻比大到一定程度時(shí)，風(fēng)輪葉片效率并不一定高，確定最佳升阻比為： L/D=33 本次設(shè)計(jì)決定采用美國(guó)經(jīng)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐都認(rèn)為是很理想的并且定型的翼型資料，選取 Clark－ Y 翼型作為該設(shè)計(jì)葉片翼型，其橫截面近似成流線(xiàn)型。 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪葉片翼型基本上都采用扭曲型，扭曲葉片雖然制造困難，但能提高風(fēng)能利用率，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得最佳風(fēng)能功率。 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 min/ 10560260 rRvn ??? ???? ??? 故增速比 i n0n 500 97 89 57 η p ηi ηk 0 36 0 9 0 7 0 3 V η 4000 36 694 9 風(fēng)輪功率 v P 694 9 0 36 6 0W。就本 設(shè)計(jì) 而言：取葉片數(shù)為 3，葉尖速比λ =5，取 Cp=，ρ = ， V=10m