2KW家用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)
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小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc
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2KW家用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)論文.doc
摘 要
能源危機(jī)是我們面對(duì)的最大挑戰(zhàn)之一,風(fēng)力發(fā)電是具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉矗谶h(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。盡管水平軸風(fēng)力機(jī)是目前應(yīng)用最廣的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī),但垂直軸風(fēng)力機(jī)有著優(yōu)越的性能,并越來越被人們所重視。垂直軸風(fēng)力機(jī)具有比水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)更好的商業(yè)開發(fā)價(jià)值,應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣。
闡述了垂直軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)展歷史及基本現(xiàn)狀,從各方面比較了水平軸風(fēng)力機(jī)以及垂直軸風(fēng)力機(jī),得出垂直軸風(fēng)力機(jī)在各方面的優(yōu)勢(shì),并介紹了達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的改進(jìn)型式。論證了垂直軸風(fēng)力機(jī)的整體方案,確定了風(fēng)力機(jī)固定攻角及可變攻角兩種方案的運(yùn)行方式。由于風(fēng)力發(fā)電裝置所需的發(fā)電機(jī)未形成標(biāo)準(zhǔn)和系列,無法選型,因此自主設(shè)計(jì)了50kW發(fā)電機(jī)。最后詳細(xì)設(shè)計(jì)了垂直軸風(fēng)力機(jī)的機(jī)械本體,確定了風(fēng)力機(jī)各部分結(jié)構(gòu)的最終數(shù)據(jù),經(jīng)校核驗(yàn)證垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞:風(fēng)能;垂直軸;風(fēng)力發(fā)電機(jī)
ABSTRACT
The energy crisis is one of the biggest challenge that we have ever faced. Wind electric power generating, which is a reproducible resource that have large-scale development potential, will be an important alternative energy in the future. Although the horizontal axis wind turbine is used widely, the vertical axis wind turbine has attracted the notice of us because of the extraordinary performance of it. Having much more commercial value than the horizontal axis wind turbine, the vertical axis wind turbine can be used in many areas.
This issue introduces the basic situation and phylogeny of the vertical axis wind turbine, shows us the advantages in many aspects by comparing with the horizontal axis wind turbine, and introduces the improved version of the Darrieus. The design program of the vertical axis wind turbine has been demonstrated, and the running modes of fixed angle and variable angle are designed either. Since the power generator of the wind turbine can not be available because of no standards or series are formed, so one 50kW power generator is designed in special. All the mechanisms of the vertical axis wind turbine have been designed in detail, and all the dimensions of the components are chosen either. It can be proved that the vertical axis wind turbine can meet the demands perfectly after being checked.
Key words: wind energy; vertical axis; wind turbines
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 世界及我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力機(jī)研究現(xiàn)狀 3
1.3.1 風(fēng)力機(jī)的造型 3
1.3.2 水平軸風(fēng)力機(jī) 3
1.3.3 垂直軸風(fēng)力機(jī) 3
1.4 垂直軸達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī) 4
1.4.1 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的發(fā)展歷史 5
1.4.2 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)與水平軸螺旋槳風(fēng)力機(jī)的比較 6
1.4.3 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的改進(jìn) 7
1.5 設(shè)計(jì)選題目的及意義 8
1.6 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及具體要求 8
第2章 總體方案的論證設(shè)計(jì) 9
2.1 總體結(jié)構(gòu)布局的初步確定 9
2.2 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行方式的設(shè)計(jì) 9
2.2.1 固定攻角風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì) 10
2.2.2 可變攻角風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì) 11
2.3 本章小結(jié) 15
第3章 電機(jī)的設(shè)計(jì) 16
3.1 電磁設(shè)計(jì)的依據(jù)和任務(wù) 16
3.2 主要尺寸和極數(shù)的選擇 16
3.2.1 主要尺寸的確定 16
3.2.2 極弧系數(shù) 與電磁負(fù)載 及 的選擇 18
3.2.3 極數(shù)的選擇 20
3.3 電樞設(shè)計(jì) 20
3.3.1 電樞繞組、槽數(shù)和槽型 20
3.3.2 換向器的主要尺寸與電刷的選擇 22
3.4 磁路計(jì)算 23
3.4.1 直流電機(jī)的磁路與主極漏磁系數(shù) 23
3.4.2 氣隙 24
3.4.3 電樞齒部 24
3.4.4 主極 24
3.4.5 定子軛部 25
3.5 電機(jī)軸的設(shè)計(jì) 26
3.6 本章小結(jié) 26
第4章 機(jī)械本體設(shè)計(jì)及校核 27
4.1 聯(lián)軸器的選取 27
4.2 制動(dòng)器的選取 27
4.3 支承軸及其附件的設(shè)計(jì)校核 28
4.3.1 支承軸最小直徑的確定 28
4.3.2 支承軸的校核 29
4.3.3 支承軸上鍵的校核 32
4.3.4 深溝球軸承的校核 33
4.3.5 推力球軸承的的校核 34
4.4 旋轉(zhuǎn)支撐筒的設(shè)計(jì)及校核 34
4.5 等速同向傳遞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 35
4.5.1 軸的設(shè)計(jì) 35
4.5.2 齒輪的設(shè)計(jì)校核 40
4.5.3 軸承的選擇 42
4.6 橫桿的設(shè)計(jì)及校核 43
4.6.1 橫桿部分?jǐn)?shù)據(jù)的確定 43
4.6.2 下橫桿的受力分析 44
4.7 橫桿與法蘭連接處螺栓的選取及校核 46
4.8 葉片與橫桿連接處的設(shè)計(jì)校核 47
4.8.1 連接軸的設(shè)計(jì)校核 47
4.8.2 校核連接板的拉伸強(qiáng)度 48
4.8.3 軸承的選擇及校核 48
4.9 本章小結(jié) 49
結(jié)論 50
參考文獻(xiàn) 51
致謝 53
第1章 緒論
1.1 前言
穩(wěn)定、可靠、清潔的能源供應(yīng)是人類文明、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的保障。煤炭、石油、天然氣等化石能源支持了19世紀(jì)和20世紀(jì)近200年人類文明的進(jìn)步和發(fā)展。然而,化石燃料的大量消耗,不僅讓人類面臨資源枯竭的壓力,同時(shí)也感覺到了環(huán)境惡化的威脅。2l世紀(jì)是科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)快速發(fā)展的世紀(jì),也將是從化石燃料時(shí)代向具有持續(xù)利用能力的可再生能源時(shí)代過渡,逐步開創(chuàng)一個(gè)人類擺脫化石燃料桎梏的能源新時(shí)代的世紀(jì)。
風(fēng)能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源,也是最具有大規(guī)模開發(fā)的商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源。積極發(fā)展可再生能源,對(duì)增加能源供應(yīng),調(diào)整能源結(jié)構(gòu),緩解環(huán)境污染,保障能源安全,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,建設(shè)和諧社會(huì)都起到重要作用。風(fēng)力發(fā)電是近期內(nèi)技術(shù)成熟,在遠(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。據(jù)專家們的估計(jì),地球上所收到的太陽輻射能大約有2%轉(zhuǎn)換成風(fēng)能,風(fēng)力發(fā)電可以有效利用的風(fēng)速范圍為 ,最適宜的風(fēng)速范圍是 ,地球上蘊(yùn)有風(fēng)能約為2.74萬億kW,可利用的風(fēng)能約為200億kW,裝機(jī)容量可達(dá)10TW,每年可發(fā)出電力 。地球上的風(fēng)能資源是地球上水能資源的10倍,已經(jīng)利用的不足千分之一[10]。在技術(shù)上全球風(fēng)能資源是整個(gè)世界預(yù)期電力需求的2倍,也就是說,只要利用地球上50%的風(fēng)能資源就能滿足全球能源。
1.2 世界及我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀
由于歐美國(guó)家風(fēng)能資源豐富,工業(yè)技術(shù)水平高,這些國(guó)家在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。目前世界上裝機(jī)容量最大的國(guó)家是美國(guó),其次是德國(guó)、丹麥、印度。它們的單機(jī)容量已達(dá) 。美國(guó)、德國(guó)、等許多國(guó)家都把風(fēng)力發(fā)電視為最大的補(bǔ)充能源。目前世界最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是德國(guó)制造,高達(dá)120m,風(fēng)機(jī)直徑可達(dá)126m,每個(gè)葉片長(zhǎng)61.5m,每片重18t,裝機(jī)功率可達(dá)5MW[23]。預(yù)計(jì)到2050年風(fēng)力發(fā)電要占上述國(guó)家全國(guó)發(fā)電量的 。專家預(yù)測(cè),到2010年,全世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量將突破1.2億kW。
4.9 本章小結(jié)
本章設(shè)計(jì)并校核了主要機(jī)械本體結(jié)構(gòu)。選取了聯(lián)軸器及制動(dòng)器,設(shè)計(jì)校核了支承軸及其附件,如軸承壽命、鍵的校核等,分析了橫桿的受力以及橫桿與法蘭連接處螺栓的受力,設(shè)計(jì)并校核了葉片與橫桿連接處軸及其附件,保證結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性。
結(jié) 論
緒論中首先比較了水平軸及垂直軸風(fēng)力機(jī),從比較中可以得出:相對(duì)于傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)力機(jī),垂直軸風(fēng)力機(jī)具有設(shè)計(jì)方法先進(jìn)、力學(xué)性能好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,具有更加廣闊的市場(chǎng)前景。
在之后的設(shè)計(jì)中,主要完成了以下幾方面的工作:
1、進(jìn)行了50kW垂直軸風(fēng)力機(jī)整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思設(shè)計(jì),并擬定了兩種攻角方案,即固定攻角和可變攻角型式方案,固定攻角方案為傳統(tǒng)型達(dá)里厄風(fēng)力發(fā)電機(jī),可變攻角方案為直葉片垂直軸風(fēng)力機(jī),葉片傾角的變化通過五桿機(jī)構(gòu)獲得。
2、按照進(jìn)度安排,擬定直流發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電裝置所用的電機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì),確定了發(fā)電機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、最后對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)的機(jī)械本體進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)及校核,確定最終各部件的詳細(xì)尺寸,設(shè)計(jì)之中與Auto CAD及Autodesk Inventor作圖軟件相互配合,對(duì)風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的二維圖繪制,并繪制出風(fēng)力機(jī)的三維效果圖。
雖然查閱了大量的文獻(xiàn)資料,并且結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了精確的理論分析,設(shè)計(jì)出的垂直軸風(fēng)力機(jī)達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求,但是仍有不足和需要完善的地方,具體如下:
1、相對(duì)于傳統(tǒng)的達(dá)里厄風(fēng)力機(jī),設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)仍沒有舍棄風(fēng)向舵,結(jié)構(gòu)上仍比較復(fù)雜。
2、由于結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜,不可避免地增加了成本,經(jīng)濟(jì)性有所降低。
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致 謝
經(jīng)過近四個(gè)月忙碌和工作,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成,在設(shè)計(jì)中得到了導(dǎo)師的督促指導(dǎo),以及一起學(xué)習(xí)生活的同學(xué)們的支持,所有的成果都離不開老師和同學(xué)們的幫助。
首先感謝我的導(dǎo)師楊副教授,從選題、開題答辯到CAD繪制裝配圖、零件圖,完成說明書,期間每一過程都得到楊副教授的悉心指導(dǎo),楊老師每周安排見面會(huì),兢兢業(yè)業(yè),身體力行地為我們排憂解難,不僅治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而且為人師表,堪稱良師益友,教給我們的不僅是知識(shí)還有待人處世的積極態(tài)度,在此再次表示衷心的感謝及崇高的敬意。
感謝大學(xué)四年來所有的老師,尤其機(jī)電學(xué)院所有的老師,為我們打下了堅(jiān)實(shí)的機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ);同時(shí)還要感謝寢室及所有的同學(xué)們,正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì),此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
最后再一次向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行審閱、評(píng)議及論文答辯的各位老師表示感謝,再一次向在我畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所有做出無私幫助和支持的人表示最誠(chéng)摯的謝意。
1 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 班級(jí)(學(xué)號(hào)): 姓名: 指導(dǎo)教師: 一、 綜述 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(jī)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(zhǎng)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Γ貏e是對(duì)沿海島嶼,交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū),地廣人稀的草原牧場(chǎng),以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達(dá)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(zhǎng)的能源需求、能源安全問題受到世界各國(guó)廣泛關(guān)注。風(fēng)能是一種可再生能源,她資源豐富,是一種永久性的本地資源,可為人類提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的能源供應(yīng) ;她安全、清潔,沒有燃料風(fēng)險(xiǎn),更不會(huì)在使用中破壞環(huán)境。為此,世界各國(guó)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(guó)也不例外。 中國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),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 石油占 天然氣占 2%,其余為水電等其它資源。在電力的能源消費(fèi)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(huì)議資料介紹,按目前的技術(shù)水平和采掘速度計(jì)算,全球煤炭資源還可開采 200 年。此外,石油探明儲(chǔ)量預(yù)測(cè)僅能開采 34 年,天然氣約能開采 60 年。隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)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(shì)必形成對(duì)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(jì)、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(guó)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)跨世紀(jì)的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo) ① 。 表 1996世界風(fēng)電市場(chǎng)增長(zhǎng)從表 1以看出,世界上的風(fēng)電能源增長(zhǎng)的非常迅速, 10 年平均增長(zhǎng)率達(dá)到了 2 截止 2005 年底,全世界并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量達(dá)到 59237 是 1996 年裝機(jī)容量的 ② 。 風(fēng)力發(fā)電近幾年發(fā)展如此之快,是因?yàn)樗性S多優(yōu)點(diǎn) :資少,成本低,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整個(gè)設(shè)備成本不足功率相當(dāng) 的火力發(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 ;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(guó)資源并不十分豐富,充分利用風(fēng)力資源意義就更重大了 ;護(hù)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(duì)生物有害物質(zhì),嚴(yán)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) ③ 。 究現(xiàn)狀及已有成果 (1)研究現(xiàn)狀 我國(guó)風(fēng)電的利用大體上采用三種方式,一是戶用式,可獨(dú)立運(yùn)行,用蓄電池,直流輸出或逆變交流輸出 ;單機(jī)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(dú)立運(yùn)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(jī)容量為 1~5 種方式也可供無電風(fēng)區(qū)邊防哨所、氣象臺(tái)站、雷達(dá)站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)以及無電區(qū)小火車站使用。三是建立風(fēng)電場(chǎng),聯(lián)網(wǎng)后輸出,有的與柴油發(fā)電機(jī)組或太陽能電站聯(lián)合,有穩(wěn)定的輸出。 (2)已有成果 ① 300 型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 1)性能特點(diǎn) 300 型風(fēng)力發(fā)電機(jī)是低速型風(fēng)機(jī)。該機(jī)具有發(fā)電效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,可靠性高等待點(diǎn),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(tái)站等較理想的小功率風(fēng)力發(fā)電設(shè)備,也是迄今我國(guó)銷售量最多的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。它可為用戶的照明、彩色電視機(jī)、音響設(shè)備、洗衣機(jī)、電冰箱、組合收錄機(jī)、航標(biāo)燈等電器提供穩(wěn)定可靠的電源。參見圖 1 和圖 2。 圖 1 300 型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 圖 2 300 型風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出特性 2)主要技術(shù)指標(biāo) 葉片型式:木質(zhì)芯,外表包玻璃鋼 風(fēng)輪直徑: 葉片數(shù): 3 片 風(fēng)能利用系數(shù): 定風(fēng)速: 8 米 /秒 3 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(jī)型式:三相交流永磁式發(fā)電機(jī) 直流額定電壓: 24 伏、 36 伏、 48 伏 控制 /逆變交流電壓: (± 10%方波或正弦波 );頻率: 50 赫茲± 1% 儲(chǔ)能方式: 120 安·時(shí),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(jī)高度: 5 米 整機(jī)重量: 175 千克 ② 5000/ 9 型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 1) 性能特點(diǎn) 5000/ 9 型風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)可以形成 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(jī)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(dòng)異步電動(dòng)機(jī)或輸入電網(wǎng)。參見圖 3、圖 4。 圖 3 型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 圖 4 型風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出特性 2)主要技術(shù)指標(biāo) 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(biāo)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(dòng)風(fēng)速: 4 米 /秒 額定風(fēng)速: 9 米 /秒 最高安全運(yùn)行風(fēng)速: 60 米 /秒 發(fā)電機(jī)型式:電容勵(lì)磁異步 額定功率: 5000 瓦 額定電壓:交流 380 伏 機(jī)頭重量 (塔架以上部分 ): 560 千克 利用方式: 電儲(chǔ)能式 ); 阻加熱式 ); 動(dòng)電動(dòng)機(jī)式 ); 網(wǎng)式 ) 4 蓄電池容量: 350 安·時(shí) 塔架高: 12 米 整機(jī)重量: 2500 千克 二、 研究?jī)?nèi)容 本課題的研究?jī)?nèi)容包括 : 1、進(jìn)行小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總 體功能需求分析,進(jìn)行風(fēng)力機(jī)的方案設(shè)計(jì)。 2、進(jìn)行變向器的方案設(shè)計(jì)。 3、進(jìn)行機(jī)械裝配圖設(shè)計(jì),功能完備后,然后進(jìn)行機(jī)械零件的詳盡設(shè)計(jì)。 三、實(shí)現(xiàn)方法及與其預(yù)期目標(biāo) 1、用 2、完成風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)裝配圖。 3、完成變向器設(shè)計(jì)裝配圖。 4、完成部分零件部件圖。 5、完成小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的總裝圖。 本課題研制的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要定位于它可為用戶的照明、彩色電視機(jī)、音響設(shè)備、洗衣機(jī)、電冰箱、組合收錄機(jī)、航標(biāo)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(jiǎn)單,外型明快,可靠性強(qiáng),低成本。 從能量轉(zhuǎn)換的角度看,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成。其一是風(fēng)力機(jī),它的功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 ;其二是發(fā)電機(jī),它的功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)一般將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能用儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存起來 (一般用蓄電池 ),需要時(shí)再提供給負(fù)載 (可直流供電,亦可用逆變器變換為交流供給用戶 ),其簡(jiǎn)要的系統(tǒng)圖如圖 5。 圖 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)方框圖 設(shè)計(jì)過程牽涉到了機(jī)械知識(shí),控制 系統(tǒng)知識(shí),電子電路知識(shí),軟件知識(shí)等各方面的知識(shí),雖然實(shí)現(xiàn)了一些單純由機(jī)械或電子技術(shù)都難以實(shí)現(xiàn)的功能,但是同時(shí)由于多學(xué)科融合的特點(diǎn)也給這些機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提出了更高的要求,產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題較傳統(tǒng)機(jī)械更為突出,設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中占據(jù)越來越重的比重,它從根本上決定了產(chǎn)品的內(nèi)在和外在的品質(zhì)。 預(yù)期目標(biāo)是向新型立體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展。立體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)即風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸和風(fēng)的方向垂直。它克服了一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片需要不斷增長(zhǎng)和提高塔架以及在材料和加工工藝等方面的困難。這樣來自任何方向的風(fēng)都可以充分利用,提高了風(fēng)能利用率。又 可以降低高大的支撐鐵塔,結(jié)果造價(jià)低,重量也輕了許多。 葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件,它的作用是將風(fēng)的流動(dòng)轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。葉片設(shè)計(jì)制造的好壞直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力機(jī)械 負(fù)載(電網(wǎng)) 發(fā)電機(jī) 風(fēng) 儲(chǔ)能設(shè)備 5 機(jī)的效率和使用壽命,所以對(duì)葉片的設(shè)計(jì)制造的研究有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 葉片和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)是 重點(diǎn)也是難點(diǎn)。 四、對(duì)進(jìn)度的具體安排 1. 第 1 課題調(diào)研,學(xué)習(xí)相關(guān)理論; 2. 第 4 周 撰寫并提交調(diào)研報(bào)告和開題報(bào)告; 3. 第 5 系統(tǒng)的整體方案的確立; 4. 第 7 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)(主要是風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)); 5. 第 10 零件部件的繪制; 6. 第 12 其它硬件的設(shè)計(jì); 7. 第 15 撰寫并提交畢業(yè)論文;審閱、評(píng)審并修改畢業(yè)論文; 8. 第 17 周 完成畢業(yè)答辯 五、參考文獻(xiàn) 新的可再生能源一未來發(fā)展指南 海洋出版社, 1998, ② ; 中國(guó)一歐洲聯(lián)盟能源合作大會(huì)文集 1996; 中 國(guó)新能源與可再生能源 1999白皮書 中國(guó)計(jì)劃出版社, 2000,①; 中國(guó)可再生能源技術(shù)評(píng)價(jià) 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 1999; 取之不盡的風(fēng)力發(fā)電 2000, ③ ; 能源科學(xué)導(dǎo)論 中國(guó)電力出版社, 1999; 北京二中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 1998; 政府的支持推動(dòng)新能源快速發(fā)展 1997; 剛,劉春娟 2005; 曉榮,劉德庸 機(jī)械設(shè)計(jì) , 2005; 文華 風(fēng)力發(fā)電, 2003; 新彥 機(jī)電工程, 2006。 6 指導(dǎo)老師: 年 月 日 督導(dǎo)老師: 年 月 日 領(lǐng)導(dǎo)小組審查意見: 審查人簽字: 年 月 日