人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 20千瓦风力发电机设计【优秀课程毕业设计含4张CAD图纸+带开题报告+实习报告+外文翻译+37页加正文1.3万字】-jxsj35

目录.docx

20千瓦风力发电机设计【优秀课程毕业设计含4张CAD图纸+带开题报告+实习报告+外文翻译+37页加正文1.3万字】-jxsj35

资源目录

20千瓦风力发电机设计【优秀课程毕业设计含4张CAD图纸+带开题报告+实习报告+外文翻译+37页加正文1.3万字】-jxsj35.zip

20千瓦风力发电机设计说明书.doc---(点击预览)

CAXA图纸

主轴.exb

回转体装备.exb

桨叶轴.exb

装备图.exb

主轴.dwg

回转体装备.dwg

桨叶轴.dwg

装配图.dwg

压缩包内文档预览：

编号：1284183 类型：共享资源大小：794.71KB 格式：ZIP 上传时间：2017-06-21 上传人：QQ14****9609 IP属地：陕西

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 20 千瓦风力发电机设计风力发电机

资源描述：

20千瓦风力发电机设计【优秀课程毕业设计含4张CAD图纸+带开题报告+实习报告+外文翻译+37页加正文1.3万字】-jxsj35

【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

20千瓦风力发电机设计说明书.doc

CAXA图纸

主轴.dwg

内封.doc

内封.docx

回转体装备.dwg

实习报告.doc

开题报告.doc

摘要.doc

文件清单.txt

桨叶轴.dwg

目录.doc

目录.docx

装备图.dwg

摘要

自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。

风能利用发展中的关键技术问题风能技术是一项涉及多个学科的综合技术。而且，风力机具有不同于通常机械系统的特性：动力源是具有很强随机性和不连续性的自然风，叶片经常运行在失速工况，传动系统的动力输入异常不规则，疲劳负载高于通常旋转机械几十倍。

本文通过对风力发电机的总体设计，叶片、轮毂机构的设计，水平回转机构的设计，齿轮箱系统的设计，以达到利用风能发电的目的，有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。

关键词：风能；风力发电机；叶片；轮毂；齿轮箱

Abstract

Natural wind speed and direction of change is random, wind characteristics of uncertainty, how to make wind turbine output power stability, wind power technology is an important subject. So far, have raised a variety of ways to improve the quality of the wind, such as the use of variable speed control technology, can make use of wind round the moment of inertia smooth power output. Because variable speed wind power group using a power electronic devices, when it will transfer to the output of electric power grids, will change in the wave's power, and power factor deterioration.

Use of wind energy in the development of key technical issues involved in wind energy technology is one of a number of integrated technical disciplines. Moreover, the wind turbine is usually different from the mechanical system characteristics: a strong power source is not random and continuity of the natural wind, the leaves often run in the stall condition, the power transmission system very irregular importation, fatigue load than Rotating Machinery usually several times.

Based on the wind turbine design, leaves, the wheel design, level of rotating the design, gear box system design, use of wind power to achieve the objective of effective use of wind energy resources, reduce non-renewable resources Consumption, reduce the environmental pollution.

Key words: wind power； wind power generators；blade；wheel；Gearbox

前言………………………………………………………………………………1

1概述 ……………………………………………………………………………2

1.1风力发电机的发展简史 ……………………………………………………2

1.2我国现阶段风电技术发展状况 ……………………………………………2

1.3风力的等级选择 ……………………………………………………………3

1.4风能利用发展中的关键技术问题 …………………………………………4

2风轮的结构设计 ………………………………………………………………6

2.1风轮设计中的关键技术—迎风技术 ………………………………………6

2.2风轮桨叶的结构设计 ………………………………………………………7

2.2.1桨叶材料的选择 …………………………………………………………7

2.2.2风轮扫掠半径参数计算 …………………………………………………7

2.2.3风轮的半径分配问题 ……………………………………………………8

2.3理想风能的利用 ……………………………………………………………8

2.4桨叶轴的结构设计计算……………………………………………………11

2.4.1桨叶轴危险截面轴颈的计算……………………………………………11

2.4.2桨叶轴各轴段轴颈的结构设计计算……………………………………13

2.5风力发电机组的功率调节问题……………………………………………13

2.6风轮桨叶的复位弹簧参数计算……………………………………………15

2.7风轮的桨叶轴轴承座的螺栓强度校核计算………………………………18

2.7.1轴承座上螺栓组的布置问题……………………………………………18

2.7.2螺栓的受力分析和参数计算……………………………………………19

2.7.3轴承座上螺栓直径的计算………………………………………………20

2.7.4轴承座上螺栓疲劳强度校核……………………………………………20

3风力发电机的主轴结构设计…………………………………………………22

3.1主轴的相关参数的选择和计算……………………………………………22

3.2轴段的设计与校核…………………………………………………………22

4风力发电机的增速器和发动机的选取………………………………………25

4.1主轴与增速器之间的联轴器………………………………………………25

4.1.1联轴器的特点……………………………………………………………25

4.2.2联轴器的型号及主要参数………………………………………………25

4.2风力发电机增速器的选择…………………………………………………25

4.2.1使用范围和特点…………………………………………………………25

4.2.2型号的选择………………………………………………………………26

4.3发电机的选取………………………………………………………………26

4.3.1选择发电机应综合考虑的问题…………………………………………26

4.3.2型号的选择………………………………………………………………26

5风力发电机的回转体结构设计和参数计算…………………………………27

5.1初步估计回转体危险轴颈的大小…………………………………………27

5.2结构设计……………………………………………………………………28

6风力发电机的其他元件的设计………………………………………………29

6.1刹车装置的设计……………………………………………………………29

6.2选择滑环……………………………………………………………………29

6.3托架的基本结构……………………………………………………………30

7结论……………………………………………………………………………31

致谢 ……………………………………………………………………………32

参考文献 ………………………………………………………………………33

回转体装备.gif

桨叶轴.gif

主轴.gif

装配图.gif

设计字数统计.jpg

内容简介：: 辽宁工程技术大学学士论文 1 摘要自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。风能利用发展中的关键技术问题风能技术是一项涉及多个学科的综合技术。而且，风力机具有不同于通常机械系统的特性：动力源是具有很强随机性和不连续性的自然风，叶片经常运行在失速工况，传动系统的动力输入异常不规则，疲劳负载高于通常旋转机械几十倍。本文通过对风力发电机的总体设计，叶片、轮毂机构的设计，水平回转机构的设计，齿轮箱系统的设计，以达到利用风能发电的目的，有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。关键词：风能；风力发电机；叶片；轮毂；齿轮箱陈锦： 20千瓦风力发电机设计 2 of is of to is an So a of to of as of of of a it to of in s of in of in is of a of is a is of in on of of to of of 宁工程技术大学学士论文 3 目录前言 1 1 概述 2 力发电机的发展简史 2 国现阶段风电技术发展状况 2 力的等级选择 3 能利用发展中的关键技术问题 4 2 风轮的结构设计 6 轮设计中的关键技术迎风技术 6 轮桨叶的结构设计 7 叶材料的选择 7 轮扫掠半径参数计算 7 轮的半径分配问题 8 想风能的利用 8 叶轴的结构设计计算 11 叶轴危险截面轴颈的计算 11 叶轴各轴段轴颈的结构设计计算 13 力发电机组的功率调节问题 13 轮桨叶的复位弹簧参数计算 15 轮的桨叶轴轴承座的螺栓强度校核计算 18 承座上螺栓组的布置问题 18 栓的受力分析和参数计算 19 承座上螺栓直径的计算 20 承座上螺栓疲劳强度校核 20 陈锦： 20千瓦风力发电机设计 4 3 风力发电机的主轴结构设计 22 轴的相关参数的选择和计算 22 段的设计与校核 22 4 风力发电机的增速器和发动机的选取 25 轴与增速器之间的联轴器 25 轴器的特点 25 轴器的型号及主要参数 25 力发电机增速器的选择 25 用范围和特点 25 号的选择 26 电机的选取 26 择发电机应综合考虑的问题 26 号的选择 26 5 风力发电机的回转体结构设计和参数计算 27 步估计回转体危险轴颈的大小 27 构设计 28 6 风力发电机的其他元件的设计 29 车装置的设计 29 择滑环 29 架的基本结构 30 7 结论 31 致谢 32 参考文献 33 辽宁工程技术大学学士论文 5 前言自然界的风是可以利用的资源，然而，我们现在还没有很好的对它进行开发。这就向我们提出了一个课题：我们如何开发利用风能？自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。因此，为了满足在变速控制过程中良好的动态特性，并使发电机向电网提供高品质的电能，发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能：一，在发电机和电网上产生尽可能低的协波电波；二，具有单位功率因素或可控的功率因素；三，使发电机输出电压适应电网电压的变化；四，向电网输出稳定的功率；五，发电机磁转距可控。此外，当电网中并入的风力电量达到一定程度，会引起电压不稳定。特别是电网发生短时故障时，电压突降，风力发电机组就无法向电网输送能量，最终由于保护动作而从电网解列。在风能占较大比例的电网中，风力发电机组的突然解列，会导致电网的不稳定。因此，用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。本文通过对风力发电机的总体设计，叶片、轮毂机构的设计，水平回转机构的设计，齿轮箱系统的设计，以达到利用风能发电的目的，有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。本论文在王慧老师的悉心教导之下，通过研读各著作期刊，经过多次的修改。由于作者水平有限，论文中难免出现点差错，恳请读者指正。陈锦： 20千瓦风力发电机设计 6 1 概述力发电机的发展史简介我国是最早使用风帆船和风车的国家之一，至少在 3000 年前的商代就出现了帆船，到唐代风帆船已广泛用于江河航运。最辉煌的风帆时代是明代， 14世纪初叶中国航海家郑和七下西洋，庞大的风帆船队功不可没。明代以后风车得到了广泛的应用，我国沿海沿江的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到 20世纪 50年代，仅在江苏沿海利用风力提水的设备增达 20万台。随着蒸汽机的出现，以及煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得，各种曾经被广泛使用的风力机械，由于成本高、效率低、使用不方便等，无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争，渐渐被淘汰。欧洲到中世纪才广泛利用风能，荷兰人发展了水平轴风车。 18世纪荷兰曾用近万座风车排水，在低洼的海滩上造出良田，成为著名的风车之国。德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰、瑞典、印度加拿大等国在风力发电技术的研究与应用上投入了相当大的人力及资金，充分综合利用空气动力学、新材料、新型电机、电力电子技术、计算机、自动控制及通信技术等方面的最新成果，开发建立了评估风力资源的测量及计算机模拟系统，发展了变浆距控制及失速控制的风力机设计理论，采用了新型风力机设计理论，采用了新型风力机叶片材料及叶片翼型，研制出了变极、变滑差、变速、恒频及低速永磁等新型发电机，开发了由微机控制的单台及多台风力发电机组成的机群的自动控制技术，从而大大提高了风力发电的效率及可靠性。到了 19 世纪末，开始利用风力发电，这在解决农村电气化方面显示了重要的作用，特别是 20世纪 70年代以后，利用风力发电更进入了一个蓬勃发展的阶段。国现阶段风电技术发展状况中国现代风力发电机技术的开发利用起源于 20世纪 70年代初。经过初期发展、单机分散研制、系列化和标准化几个阶段的发展，无论在科学研究、设计制造，还是试验、示范、应用推广等方面均有了长足的进步和很大的提高，并取得了明显的经济效益和社会效益。我国对风电已有部分优惠政策，包括一下几个方面。 1)风电配额制定出常规火电污染排放量分配比例，由全国所有省区共同分摊的政策。 2)风电上网电价落实风电高于火电的价差摊到全省的平均销售电价中。制定出按常辽宁工程技术大学学士论文 7 规水电污染排放量分配比例，由全国所有省区共同分摊的政策。按地区具体情况定出风电最高上网电价的限制，并保持 10年不变，促使业主充分利用资源，降低成本。 3)售电增值税发电增加了新的税源，建议参照小水电，核定风电销售环节增值税率为 6%。 4)银行贷款为降低风电电价，减轻还贷压力，建议适当延长风电还贷期限，还贷期增至 15年；为风电项目提供贴息贷款。 5)鼓励采用国产化风电机为采用国产化风电机的业主提供补贴和贴息贷款，补偿开发商的风险，帮助初期国产化机组进入市场，得到批量生产和改进产品的机会，以利降低成本。表 1中国风电场装机容量发展情况（单位：万 s of 10， 000 装机容量 1999 2000 2001 2002 2003 2004 当年新增计容量风力的等级选择风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小，国际上采用的是英国人蒲福（ 17741859）于 1805 年所拟定的等级，故又称蒲福风级，他把静风到飓风分为 13 级。见表 2 表 1蒲福风力等级表力等级名称相当于平地 10m 高处的风速（ m/s）陆上地物征象中文英文范围中数 0 静风静、烟直上 1 软风烟能表示风向，树叶略有摇动 2 轻风人面感觉有风，树叶有微响，旗子开始飘陈锦： 20千瓦风力发电机设计 8 动，高的草开始摇动 3 微风树叶及小枝摇动不息，旗子展开，高的草摇动不息 4 和风能吹起地面灰尘和纸张，树枝动摇，高的草呈波浪起伏 5 清劲风有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波，高的草波浪起伏明显 6 强风 2 大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难，高的草不时倾伏于地 7 疾风 6 大树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不变 8 大风 0 可折毁小树枝，人迎风前行感觉阻力甚大 9 烈风 3 草房遭受破坏，屋瓦被掀起，大树枝可折断 10 狂风 6 树木可被吹倒，一般建筑物遭破坏 11 暴风 1 大树可被吹倒，一般建筑物遭严重破坏 12 飓风 33 陆上少见，其摧毁力极大风能利用发展中的关键技术问题风能利用发展中的关键技术问题风能技术是一项涉及多个学科的综合技术。而且，风力机具有不同于通常机械系统的特性：动力源是具有很强随机性和不连续性的自然风，叶片经常运行在失速工况，传动系统的动力输入异常不规则，疲劳负载高于通常旋转机械几辽宁工程技术大学学士论文 9 十倍。对于这样的强随机性的综合系统，其技术发展中有下列几个关键技术问题： 1）空气动力学问题空气动力设计是风力机设计技术的基础，它主要涉及下列问题 :一是风场湍流模型，早期风力机设计采用简化风场模型，对风力机疲劳载荷和极端载荷的确定具有重要意义；另一是动态气动模型。再一是新系列翼型。 2）结构动力学问题准确的结构动力学分析是风力机向更大、更柔和结构更优方向发展的关键。 3）控制技术问题风力机组的控制系统是一个综合性的控制系统。随着风力机组由恒速定浆距运行发展到变速变浆距运行，控制系统除了对机组进行并网、脱网和调向控制外，还要对机组进行转速和功率的控制，以保证机组安全和跟踪最佳运行功率。陈锦： 20千瓦风力发电机设计 10 2 风轮的结构设计轮设计中的关键技术风速的大小、方向随时间总是在不断变化，为保证风轮机稳定工作，必须有一个装置跟踪风向变化，使风轮随风向变化自动相应转动，保持风轮与风向始终垂直。这种装置就是风轮机迎风装置。 3221 (2 30(2式中 P风轮机输出功率，空气密度， 3m ； r 风轮半径， m；风能利用系数；风速， m/s； n 风轮转速， r/ 由式（ 2（ 2知风轮机的输出功率与风速立方成正比，转速与风速一次方成正比。因此，风速变化将引起出力和转速的变化。风轮迎风装置有三种方法：尾舵法、舵轮法和偏心法。风向变化时，机身上受三个扭力矩作用，机头转动的摩擦力矩向风作用于主轴上的扭力矩舵轮扭力矩tM。持轴承有关，、距离 L，尾舵力矩由下式近似计算 22（ 2 式中尾舵升力、阻力合力系数 22 尾舵面积， 2m ； u 风轮的圆周速率， m/s； K风速损失系数约 L尾舵距离， m。辽宁工程技术大学学士论文 11 机头转动条件（ 2 尾舵面积（ 2 式中尾舵轮扭力矩，；机头转动的摩擦力矩，；斜向风作用于主轴上的扭力矩，；按上式设计的尾舵面积就可以保证风轮机桨叶永远对准风向。舵轮法是用自动测风装置测定风向，按风向偏差信号控制同步电动机转动风轮，此方法也可保证风轮机桨叶永远对准风向。在本设计中把尾舵取消增加桨叶轴与圆盘角度到 7角这样可以加大与斜向风的接触面积增大斜向风对主轴的转矩当斜向风的转矩为零时风轮机桨叶对准风向。轮桨叶的结构设计桨叶材料的选择水平轴风力机的风轮一般由 1 3 个叶片组成（本设计中取 6 片桨叶），它是风力机从风中吸收能量的部件。叶片采用实心木质叶片。这种叶片是用优质木材精心加工而成，其表面可以蒙上一层玻璃钢。在本设计中桨叶材料选用落叶松作为内部骨架，木材物理力学性能见下表。表 2木材物理力学性能 of 顺纹抗压强度 /纹抗拉强 /度极限 / 弹性模数 /纹抗剪强度 /26 210 径向弦向风轮扫掠半径的参数计算任何种类风力机产生的功率可用下式表示：陈锦： 20千瓦风力发电机设计 12 风轮机功率 P= 3221 （ 2 风轮半径 332 2 2 0 0 0 0 4 . 7 61 . 2 5 3 . 1 4 1 0 0 . 4 5 取（ 2 叶尖速比 2 2 3 . 1 4 4 . 7 6 5 02 . 4 9 16 0 6 0 1 0r （ 2 风轮机转速 n= 30（ 2 式中 P 输出功率（指额定工况下输出的电功率）（ W）； P=20定值）空气密度（一般取大气标准状态）（ 3m ）； =3m （给定值）设计的风速（风轮中心高度处）（ m/s）； 0m/s（给定值） A 风轮扫掠面积 )()( =A 22 轮半径；；风能利用系数；（给定值） n 风轮机转速； n=100r/ （给定值） r 风轮半径 (m)；叶尖速比； n 风轮机转速 (m/s)；风轮的半径分配问题根据需要，圆盘轮毂半径取1r盘轮毂与桨叶间距取则桨叶长度 1 0 . 1 2 . 5 0 . 4 5 0 . 0 . 0 5 2l r r m （ 2 想风能的利用经风轮做功后的风也有一定流速和动能，因此风的能量只能被部分转化为机械能。风轮前后流场如图 2 辽宁工程技术大学学士论文 13 w 风速 V w V 轮前风速v W P a 轮前压力P 压力 P 设 a ，， (2由伯努利方程 )(21 22(2作用在风轮上的轴向力 F=A(P )= )(21 22 (2A= 2r (2式中 A 桨叶扫过的面积，；空气密度， 3/ P 风轮机功率，平均风速， m/s；轮前风速， m/s；轮后风速， m/s；轮前压力，陈锦： 20千瓦风力发电机设计 14 轮后压力， F 轴向力， N； r 风轮半径， m；质量流量（ 2 桨叶中的平均风速等于轮前、轮后风速的平均值 )(21 （ 2 从风能中可能提取的能量 E 是进出口风的动能差 )(41)(21)(21222222（ 2 已知输入风轮的能量为 21 （ 2 风能利用系数 p 输入的风能可能提取的风能(2可能提取的能量 1 (2代入各值得 V 22p ( (2令 (2将式 2),(2 )1)(1(2 (2辽宁工程技术大学学士论文 15 可由式 2得风轮机风能利用系数进口风速令为零， 0 求得风能利用系数极大值时的轮后风速 31,3 通过式 2得风能利用系数 (2由式 2出最大理想可能利用的风能为 m a x (2理想风轮机的能量密度 m a x (2叶轴的结构设计计算叶轴危险截面轴颈的计算当风垂直吹过桨叶时风对桨叶轴的弯矩 M 由下式算得： 2 1 . 2 5 4 0 0 4 0 . 2 5 5 0 0F V A N （ 2 式中 F风对桨叶施加的力， N 风的密度， 3/V 风速， m/s A 桨叶面积， 2m 2 0 . 1 2 . 15 0 0 2 . 1 1 0 5 0 H N m （ 2 式中 H桨叶的一半到桨叶轴危险截面的距离， m； M桨叶轴危险截面处所受弯矩，；陈锦： 20千瓦风力发电机设计 16 2. 72 217 H = 2 . 1 米0 . 2 5 米h=图 2叶轴所受扭矩如下式： 21 . 2 5 2 0 4 0 . 0 7 1 4 00 . 1 2 51 4 0 0 . 1 2 5 1 7 . 5 h N m （ 2 式中 F桨叶偏心面积所受风的吹力， N； h桨叶轴中心到桨叶偏心面积中心线的距离， m； T桨叶轴所受转矩，；桨叶轴的危险截面按弯扭合成强度条件校核见下式： 2222 2 2 236 5 0 /()1 . 7 0 . 1 6 5 0 1 1 0 . 5( ) 1 0 5 0 ( 0 . 6 1 7 . 5 )1 0 5 0 1 0 5 0 0 0 04 5 . 60 . 1Bc a m TN m N m m m 危险截面轴颈 d 取 60中 B 许用抗拉强度极限， 2/ 弯扭合成强度， 2/ M 主轴弯矩， N； T 主轴扭矩， N；辽宁工程技术大学学士论文 17 当剪应力为脉动循环应变力时为 W 危险截面处的抗扭截面模量， 3 b 许用弯曲应力， 2/ d 危险截面轴颈，桨叶轴各轴段轴颈的结构设计计算桨叶轴从左至右安装零部件分别为：桨叶轴复位斜板、桨叶轴支撑轴承座、轴套、光轴、轴向固定螺母、垫片、桨叶轴支撑轴承座、光轴、加强钣金、桨叶夹槽。所以轴颈分布如下：图 2叶轴轴颈分布力发电机组的功率调节问题功率调节是风力发电机组的关键技术之一。风力发电机组在超过额定风速（一般为12 16m/s；）以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风轮的能量捕获，使功率输出仍保持在额定值的附近。这样也同时限制了桨叶承受的负荷和整个风力机受到的冲击，从而保证风力机安全不受损害。功率调节方式主要有定桨距失速调节、变桨距角调节和混合调节三种方式。陈锦： 20千瓦风力发电机设计 18 1）定桨距失速调节定桨距是指风轮的桨叶与轮毂是刚性连接，叶片的桨距角不变。当空气流流经上下翼面形状不同的叶片时，叶片弯曲面的气流加速，压力降低，凹面的气流减速，压力升高，压差在叶片上产生由凹面指向弯曲面的升力。如果桨距角不变，随着风速角相应增大，开始升力会增大，到一定攻角后，尾缘气流分离区增大，形成大的涡流，上下翼面压力差减小，升力迅速减少，造成叶片失速（与飞机的机翼失速机理一样），自动限制了功率的增加。轮回转平面叶型弦线F 风向攻角风入口相对速度风速 V 角转速转向图 2 此，定桨距失速控制没有功率反馈系统和变桨距角伺服执行机构，整机结构简单、部件少、造价低，并具有较高的安全系数。缺点是这种失速控制方式依赖育叶片独特的翼型结构，叶片本身结构较复杂，成型工艺难度也较大。随着功率增大，叶片加长，所承受的气动推力大，使得叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制，所以很少应用在兆瓦级以上的大型风力发电机组的功率控制上。 2）变桨距角调节变桨距角型风力发电机能使风轮叶片的安装角随风速而变化，风速增大时，桨距角向迎风面积减小的方向转动一个角度，相当于增大桨距角，从而减小攻角，风力机功率相应增大。变桨距角机组启动时可对转速进行控制，并网后可对功率进行控制，使风力机的启动性能和功率输出特性都有显著改善。变桨距角调节的风力发电机在阵风时，塔架、叶片、基础受到的冲击，较之失速调节型风力发电机组要小得多，可减少材料，降低整机质量。辽宁工程技术大学学士论文 19 它的缺点是需要有一套比较复杂的变桨距角调节机构，要求风力机的变桨距角系统对阵风的响应速度足够快，才能减轻由于风的波动引起的功率脉动。 3）混合调节这种调节方式是前两种功率调节方式的组合。在低风速时，采用变桨距角调节，可达到更高的气动效率；当风机达到额定功率后，使桨距角向减小的方向转过一个角度，相应的攻角增大，使叶片的失速效应加深，从而限制风能的捕获。这种方式变桨距调节不需要很灵敏的调节速度，执行机构的功率相对可以较小。风轮桨叶的复位弹簧参数计算 1）当 6 级风时 V 12m/s；此时桨叶所受力 22c o s 3 0 1 . 2 5 1 2 4 0 . 0 7 c o s 3 0 4 3 . 64 3 . 6 ( 0 . 0 7 0 . 0 3 5 ) 4 . 5 7 86 2 7 . 4 6 8F V A H N N m 总（ 2 式中 V 风速 m/s (给定值 ) ； A 桨叶的迎风面积 2m ； H 桨叶轴作用点到桨叶受力中点的距离 m； T 桨叶受到的转矩。取 L=20 12 7 . 4 6 8 1 3 7 3 . 40 . 0 2 总总（ 2 式中 1P 弹簧最小工作载荷 N 2）当 V 16m/s 时，此时桨叶所受力 22c o s 3 0 1 . 2 5 1 6 4 0 . 0 7 c o s 3 0 7 7 . 6F V A N （ 2 7 7 . 6 0 . 1 0 5 8 . 1 4 8T F H N m （ 2 1T T N m 6 = 4 8 . 8 8 8 （ 2 F 总 = 1 4 8 . 8 8 8 2 4 4 4 . 40 . 0 2T =2 式中弹簧最大工作载荷 N 3）工作行程 0 / （ 2 h= 0 20 （ 2 =1=35锦： 20千瓦风力发电机设计 20 0 3 4 . 6 4L = 2 0 m 2叶复位弹簧工作示意图 he of of 簧类别圆柱螺旋压缩弹簧端部结构端部并紧、磨平，支承圈为 1 圈弹簧材料碳素弹簧钢丝 C 级 4）初算弹簧刚度 P 1 2 4 4 4 . 4 1 3 7 3 . 4 3 0 . 635h （ 2 5）工作极限载荷载荷；P 故查表选 2簧有关参数 of of D 8 40 32 辽宁工程技术大学学士论文 21 6）有效圈数 n 632 2 0 . 73 0 . 6 ，按表取标准值 n 22 （ 2 总圈数 1n 1n 22+2=24 7）弹簧刚度 P 632 2 8 . 7 322 N/ （ 2 8）工作极限载荷下的变形量 4 . 1 5 6 9 1 . 4 3 2n f （ 2 9）节距 t 9 1 . 4 3 28 1 2 . 1 5 622 （ 2 10）自由高度02 8= （ 2 11）弹簧外径 2D 2D D+d=40+8=48 （ 2 12）弹簧内径 1D 1D 4032 （ 2 13）螺旋角 2 . 1 5 6a r c t a n 5 . 5 33 . 1 4 4 0（ 2 14）展开长度 L 1 3 . 1 4 4 0 2 4 3 0 2 8 . 5c o s c o s 5 . 5 3 （ 2 15）最小载荷时高度 1H 110 1 3 7 3 . 42 7 9 . 4 3 2 2 7 9 . 4 3 2 4 4 . 8 8 2 3 4 . 5 5 23 0 . 6 （ 2 14）最大载荷时的高度 4 4 4 . 42 7 9 . 4 3 2 1 9 9 . 53 0 . 6 （ 2 陈锦： 20千瓦风力发电机设计 22 15）极限载荷时的高度2 6 2 6 . 22 7 9 . 4 3 2 1 9 3 . 63 0 . 6 （ 2 16）实际工作行程 h h= 1H 5 1 （ 2 17）工作区范围 1 1 3 7 3 . 4 2 4 4 4 . 40 . 5 2 ; 0 . 9 3 12 6 2 6 . 2 2 6 2 6 . 2 （ 2 18）高径比 b b 0 2 7 9 . 4 3 2 6 . 9 940（ 2 该弹簧的技术要求： n 24 0 轮的桨叶轴轴承座上的螺栓强度校核计算承座上螺栓组的布置问题螺栓组结构设计采用如图所示的结构，螺栓数 z=4，对称布置。 3 58 5图 2-8 宁工程技术大学学士论文 23 栓的受力分析和参数计算 1）考虑在极限风速 20m/s 时，螺栓组承受以下各力和翻转力矩的作用：轴向力 F = 2V 220 4 =433N （ 2 横向力 R=F 离心 +G 桨叶 +G 桨叶轴（ 2 G 桨叶 =V 桨叶 g= 2 0 . 2 1 0 . 0 4 5 9 4 1 0 9 9 . 8 N （ 2 式中桨叶材料选用东北落叶松，气干密度为 594m 钢桨叶轴桨叶轴（ 2 2 2 2 2 2 2 993 . 1 4 ( 2 2 . 5 1 5 0 2 0 1 5 1 8 3 5 1 7 1 4 0 1 6 2 0 1 5 7 0 ) 1 0 7 8 5 0 106 9 4 1 3 9 . 3 9 5 1 0 7 8 5 0 1 05 4 . 5 N 222 叶桨叶轴桨叶轴离心 = （ 2 式中叶L 桨叶中心到主轴中心线的距离 m；轴L 桨叶轴中心到主轴中心线的距离 m； R=转力矩 M=220 4 （ 2 式中 L 桨叶中心到第一个轴承座中心的距离 m； 2）在轴向力 F的作用下，各螺栓所受的工作拉力为 1F= 433 1 0 8 4 N（ 2 3）在翻转力矩的作用下，前面两螺栓受加载作用，而后面两螺栓受到减载作用，故前面两个螺栓受力较大，所受的载荷为 m a 2 22212 4 0 9 6 0 4 2 . 5 1 4 1 7 . 42 ( 4 2 . 5 4 2 . 5 )2 （ 2 式中受力最大的螺栓到中心的距离 m；单个螺栓到中心的距离； i 螺栓数目的初始值。陈锦： 20千瓦风力发电机设计 24 根据以上分析可见前面的螺栓所受的轴向工作拉力为 12 1 0 8 . 2 5 1 4 1 7 . 4 1 5 2 5 . 6 5F F F N （ 2 4）在横向力板链接接合面可能产生滑移，根据底板接合面不滑移条件，并考虑轴向力 F对预紧力的影响，则各螺栓所需要的预紧力为 )(（ 2 式中螺栓所需要的预紧力 N；地的相对连接刚度系数；查得联结接合面间的摩擦系数 f=得螺栓的相对连接刚度系数=可靠性系数各螺栓所需要的预紧力为 1 1 1 . 2 6 1 6 . 6( ) ( 0 . 8 1 5 2 5 . 6 5 )4 0 . 3 5f f C C （ 2 ( 2 1 1 4 . 1 1 2 2 0 . 2 5 )4 =）螺栓所受的总拉力 Q 8 3 3 . 6 5 0 . 2 1 5 2 5 . 6 5 1 1 3 8 . 7 8 F （ 2 承座上螺栓直径的计算螺栓的性能等级为得 360， S=5 螺栓的许用应力 360 725s 螺栓危险剖面的直径为 14 1 . 3 4 1 . 3 1 1 3 8 . 7 8 5 . 1 2 3 . 1 4 7 2Qd m m （ 2 轴承座上螺栓疲劳强度校核螺栓尺寸系数查得 1 螺材料的疲劳极限 21 0 . 3 4 0 . 3 4 6 0 0 2 4 0 /B N m m 应力幅安全系数查得 3力集中系数查得辽宁工程技术大学学士论文 25 螺栓许用应力幅 21 1 2 4 0 2 0 . 5 /3 . 9 3m (2螺栓应力幅 222212 2 1 1 3 8 . 7 8 0 . 8 1 6 . 4 / 2 0 . 5 /6 . 6 4 7ba m m N m md c c (2所以选用度以及安全性足够。陈锦： 20千瓦风力发电机设计 26 3 风力发电机的主轴结构设计轴的相关参数的选择和计算 1）主轴的轴颈估算如下式： 33 201 1 0 6 4 . 3100n （ 3 估取主轴 d 100 式中 d主轴轴颈， P风轮机输入功率， n风轮机额定转速， r/ A 主轴参数，查表得 A=110。主轴所受转矩如下式 T 6201 0 1 . 9 1 1 0100 N m m （ 3 2）主轴键的选择主轴键的挤压应力校核如下式： 2/2 lT 取 2 1 2 0 /p N m m ；（ 3 28 16 ； t=10 k=h/2=16/2=8L=50d=100 62 2 1 . 9 1 1 09 5 . 5 1 0 0 8 5 0k l 所以该键合理。（ 3 式中 p 许用挤压应力， 2/ k 键与轮毂槽（或轴槽）的接触高度， k=h/2； h 键高， l 键的工作长度， A 型： l=L-b 中文题目： 20 千瓦风力发电机设计外文题目： 20 毕业设计（论文）共 61 页（其中：外文文献及译文 28 页）图纸共4 张完成日期 2008 年 6 月答辩日期 2008 年 6 月中文题目： 20 千瓦风力发电机设计外文题目： 20 毕业设计（论文）共 61 页（其中：外文文献及译文 28 页）图纸共4 张完成日期 2008 年 6 月答辩日期 2008 年 6 月辽宁工程技术大学本科生实习报告书教学单位机械学院专业机械工程及其自动化班级学生姓名学号指导教师新的学期开始了，在老师的带领下 ,我们毕业设计的同学跟随老师到阜新液压件厂进行了参观实习。通过实习对阜新市液压件厂的总体面貌以及该厂的技术设备以及未来我国机械行业发展趋势等方面有了进一步的了解。阜新液压件厂始建于 1960 年，是我国最早生产液压件的专业厂之一，是国家机械工业局定点生产液压元件和液压系统的骨干企业。平方米，现有职工 1500 人，其中专业技术人员 300 人。现有固定资产原值 5367 万元，净值 2861 万元。 1999 年该厂顺利通过了际质量体系认证。该厂生产的高、中压齿轮泵、叶片泵、汽车动力转向泵等共二十多个品种、上千个规格的产品广泛应用于工程机械、塑料机械、冶金、机床等液压系统中。企业不断加大技改力度，投入巨额资金从国外引进关键设备，使汽车动力转向泵达到年产三十万件的生产能力。该厂坚持 “ 让用户完全放心 ” 的质量方针，并遵循 “ 质量第一，品种第一，用户第一，信誉第一 ” 的宗旨。该厂拥有四十年开发研制液压元件的历史，经过多年的自我完善和不断提高，现已发展成为一个管理机构健全、技术力量雄厚、工艺水平先进、加工设备精良、检测手段完善并采用计算机辅助设计和检验的现代化企业。拥有生产设备 340 台，其中高精尖设备 70 台，进口数控加工设备 10 台；拥有试验设备 20 台。本次实习我们参观工厂的各个车间以及许多只有在书本上看过的机器设备。令我们大开眼界。首先，我们来到了加工车间。很干净宽敞的厂房，使我不敢相信这里是工厂。几十台车床和铣床、磨床等有序的摆放在厂房的两旁。工人师傅各自忙碌着自己的工作。里面显得井然有序。我们来到一台大型的车床前，带着好奇与求知的心情来向工人师傅询问了许多我们渴望以久的问题的答案。工人师傅认真的给我们讲解了车床的操作方法及用途、内部结构。这些设备是先后从德国、瑞士等国引进的加工中心及专用数控加工设备。在这里，我们的问题都一一得到了解答。我们又参观了铣床、磨床以及一些检测设备，这些设备好多都是数字控制，只需要工人师傅输入参数，便可以加工出自己需要的零件。我真是为现代这种先进的技术感到惊叹，但在负责人的讲解下，我了解到这里好多设备都是从德国进口，此时，我陷入了沉思。接下来，我们来到检测车间，只见工人师傅细心的检测着已经磨铣好的零件，反复的比较检测着。他们告诉我们，这种工作一方面考技术，很大程度上还要靠积累的经验。看来，我们在这个阶段，不仅应该丰富自己的理论知识，同时也应该学习一些实际操作的经验，使自己变得更加的充实，也逐渐积累自己的经验，为今后的工作打下坚实的基础。最后我们又来到了齿轮加工车间，在齿轮加工车间，通过观察和对老师和师傅的询问，了解到齿轮的加工方法很多，传统方法一般用切削加工。切削加工分为仿形法和范成法。仿形法是成形铣刀在普通铣床上加工齿轮的方法。展成法是利用一对齿轮相啮合时，其共轭齿轮互为包络线的原理来切制齿轮的。这次实习使我亲身感受了所学知识与实际的应用，各种机床与仪器等等使用理论与实际的相结合，让我们大开眼界。也是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅，在短短的几天中让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！指导教师意见成绩评定：指导教师签字：年月日实习单位意见负责人签字：（单位盖章）年月日备注辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）开题报告题目 20 千瓦风力发电机设计指导教师院（系、部）机械工程学院专业班级机械工程及自动化学号姓名日期 2008 年 4 月 25 号 1一、选题的目的、意义和研究现状自然界的风是可以利用的资源，然而，我们现在还没有很好的对它进行开发。这就向我们提出了一个课题：我们如何开发利用风能？自然风的速度和方向是随机变化的，风能具有不确定特点，如何使风力发电机的输出功率稳定，是风力发电技术的一个重要课题。迄今为止，已提出了多种改善风力品质的方法，例如采用变转速控制技术，可以利用风轮的转动惯量平滑输出功率。由于变转速风力发电组采用的是电力电子装置，当它将电能输出输送给电网时，会产生变化的电力协波，并使功率因素恶化。因此，为了满足在变速控制过程中良好的动态特性，并使发电机向电网提供高品质的电能，发电机和电网之间的电力电子接口应实现以下功能：一，在发电机和电网上产生尽可能低的协波电波；二，具有单位功率因素或可控的功率因素；三，使发电机输出电压适应电网电压的变化；四，向电网输出稳定的功率；五，发电机磁转距可控。此外，当电网中并入的风力电量达到一定程度，会引起电压不稳定。特别是电网发生短时故障时，电压突降，风力发电机组就无法向电网输送能量，最终由于保护动作而从电网解列。在风能占较大比例的电网中，风力发电机组的突然解列，会导致电网的不稳定。因此，用合理的方法使风力发电机组电功率平稳具有非常重要的意义。风力发电对电网的不利影响可以用储能技术来改善。例如，用超导储能技术使风力发电机组输出电压和频率稳定。另外，飞轮储能技术发展较为成熟，具有使用寿命长，功率密度高，基本上不受充电，放电次数的限制，安装维护方便，对环境无危害等优点。在机械结构方面，改进设计，避免或减少由于风的波动引起的有害机械负荷，减少部件所受到的应力 ,从而减轻有关部件及机组整体的质量改进机械结构的另一个动向是采用新型整体式驱动系统 ,集主传动轴 ,齿轮箱和偏航系统为一体 ,这样就减少了零部件数目 ,同时增强了传动系统的刚性和强度 ,降低了安装 ,维护和保养的费用 . 由于空气动力学的不确定性和发电机 ,电力电子装置的复杂性 ,风力发电系统模型的描绘很困难雷诺数的变化 ,会引起5%的功率误差 ;叶片上的沉积物和下雨影响 ,可造成 20%的功率变化 ;其他例如老化 ,大气条件和电网等因素 ,在机组的能量转换过程中 ,都会引起不同程度的功率变化风力发电系统模型具有很强的非线性 ,不确定性和多干扰性等特点 . 2二、研究方案及预期结果较经济的手段。在常规能源并不缺乏的情况下，只要减排压力加大，风电才能得到更快发展。风电的社会效应比经考虑到风力发电机的控制系统可靠性的问题 ,可以采用自适应控制器 ,以改善风力发电机组在较大运行范围内 ,功率系数特性以改善风力发电机组在较大运行范围中 ,功率系数的衰减特性通过测量系统的输入输出值 ,实时估计出控制过程中的参数 ,因此控制器中的增益可调节自适应控制器比但实时参数的估计是其一个主要的缺点 ,因为它需要耗费大量的时间 ,自适应控制器还需要一个参考模型 ,而建立一个精确的参考模型是相当困难的 . 模糊控制不需要精确的数学模型 ,可以高效的综合专家经验 ,具有较好的动态性能模糊逻辑的智能控制技术 ,最近几年已被引入风力发电机组控制领域 ,并受到重视用模糊控制调节电压和功率 ,用神经网络

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。