垂直轴风力机变桨距研究现状

垂直轴风力机变桨距研究现状
并且由于上下两部分叶片重心的外悬,每个叶片先分别用柔韧性很好的钢丝拉曳在平行于竖直转轴的平面上。具体做法是将铁丝的两端分别固定于叶片的凸面下部中线上,以及前一个叶片的福条上,这样既能保持叶片在无风或停机的时候保持竖直,又能在风力较大的工况下,只能让相对于来风方向位于凹面的叶片朝顺时针方向旋转,相对于来风方向位于凸面的叶片保持竖直。这样可以避免同一风向上叶片系统在极限风速下引起共振的风险,减小了风力机的转动力矩,也保证了可调节角度叶片系统的稳定性。
弹簧的安装方式选择在叶片的两端的边缘各安装一个弹簧,左边的弹簧为左旋,右端的弹簧为右旋。弹簧提供的转矩为T=KTe。KT为扭簧的扭转刚度,N.mm/CTie为弹簧的扭转角度,单位为度。之所以选择对称安装,是考虑到其工作的协调性,如果每个叶片只在内侧装一个弹簧,固然在弹簧提供的扭力上通过设计可以满足,但是却很容易造成叶片受力不均,安装位置不易确定等诸多问题。所以釆用分别在叶片两端内侧,各安装一个弹簧,弹簧的两个外臂,一段固定在叶片边缘的角锅上,一段固定在福条上,均采用螺栓连接,螺杆穿过弹簧两个外臂端部的圆环,最终完成扭转弹簧与叶片与叶片连杆的连接。具体的安装方式如下图所示:
3.3.3扭转弹黃的设计
扭转弹黃一般被用于压紧,储能,或者传递扭矩。弹簧的两端一般带有奸臂或挂钩,方便固着或加载。下图中NI型为内臂扭转弹賛,Nil型为外臂扭转弹賛,NIII型为中心臂扭转弹賛,NIV型为双扭黃。为了避免螺旋扭转弹簧在扭转变形时产生摩擦,相邻两圈的弹簧钢丝一般留有一定的微小间距。根据工况,扭转弹黃选用Nil型,即外臂扭转弹賛[54i6S】。
同时弹簧依照其承受载荷的次数以及性质可以被分为三类,I类-受变载荷作用在106次以上;II类-受变载荷作用103-105次及受冲击载荷;III类-受变载荷作用在103以下的。根据本文中弹黃的工作情况,选择II类弹賛。
1.选择材料并确定其许用弯曲应力
根据弹簧的工作状况,弹黃材料选择应用最广的碳素弹簧钢丝,B级制造,估取弹簧钢丝直径为 4_,查得[OblKUcjB, aB-1320MPa, lab;h660MPa。
其中[Ob]为许用应力,OB为弹黉钢丝的拉伸强度极限。
2.确定旋绕比C并计算曲度系数
因弹簧需缠绕在福条上使用,因此内径与福条粗细相匹配(25mm),并且为了避免弹簧与芯轴发生箍紧现象,芯轴直径必须比最小转矩作用下的弹簧内径小10%,即弹簧内径为27.5mm,可求的弹簧中径D =Di+d=31.5mm。
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