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风力发电机设计资料汇总 风轮 风轮风力机区别于其他机械的最主要特征就是风轮，如图1—3—11所示。风轮一般由2～3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。 风力发电场的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m／。，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2％o～3％效率。甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满蒽。3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变化的，为了限制力的波动，轮毂具有跷跷板的特性。跷跷板的轮毂，叶片链接在轮毂上，允许叶片在旋转平面内向后或向前倾斜几度。叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显地减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。1．叶片叶片是用加强玻璃塑料(GRP)、木头和木板、碳纤维强化塑料(CFRP)、钢和铝构成的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其他特性，常用整块优质杰材加工制成，表面涂上保护漆，其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要，如图1—3—12所示。 目前叶片多为玻璃纤维增强复合材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小。聚酯材料较便宜，它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形在金属材料与玻璃钢之间可能产生裂纹。．水平轴风轮叶片一般近似是梯形的，曲面外形复杂，叶片的主体结构主要为梁、壳结构，有以下几种结构形式。1)叶片主体采用硬质泡沫塑料夹心结构，GRP结构的大梁作为叶片的主要承载部件，大梁常用D形、O形、矩形和C形等形式，蒙皮GRP结构较薄，仅2～3mm，主要保持翼型和承受叶片的扭转载荷，如图1—3—13、图1—3一l4所示。其特点是重量轻，对叶片运输要求较高。由于叶片前缘强度和刚度较低，在运输过程中局部易于损坏。同时这种叶片整体刚度较低，运行过程中叶片变形较大，必须选择高性能的结构胶，否则极易造成后缘开裂。 D形、O形和矩形梁在缠绕机上缠绕成形；在模具中成形上、下两个半壳，再用结构胶将梁和两个半壳粘接起来。另一种方法是先在模具中成形C(或I)形梁，然后在模具中成形上、下两个半壳，利用结构胶将C(或I)形梁和两半壳粘接。2)叶片壳体以GRP层板为主，厚度在10～20mm之间；为了减轻叶片后缘重量，提高叶片整体刚度，在叶片上、下壳体后缘局部采用硬质泡沫夹心结构，叶片上、下壳体是其主要承载结构。大梁设计相对较弱，为硬质泡沫夹心结构，与壳体粘接后形成盒式结构，共同提供叶片的强度和剐度，如图1—3—15所示。其优点是叶片整体强度和刚度较大，在运输、使用中安全性好。但这种叶片比较重，比同型号的轻型叶片重2o9，6～309，6，制造成本也相对较高。 C形梁用玻璃纤维夹心结构，使其承受拉力和弯曲力矩达到最佳。叶片上、下壳体主要以单向增强材料为主，并适当铺设i±45层来承受扭矩，再用结构胶将叶片壳体和大梁牢固地粘接在一起。在这两种结构中，：大梁和壳体的变形是。致的。经过收缩，夹心结构作为支撑，两半叶片牢固地粘接在一起。：j在前缘粘接部位常重叠，_以便增加粘接面积。在后缭糌接缝，由于粘接角的产生而变坚固了。在有扭曲变形时，粘接部分不会产生剪切损坜。关键问题是叶根的连接，它将承受所有的力，并由叶片传递到轮毂，常用的有多种连接方式。 2．轮毂。 轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传递到传动系统，再传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距(使叶片作俯仰转动)的所在。 轮毂承受了风力作用在叶片上推力、扭矩、弯矩及陀螺力矩。通常轮毂的形状为三通形或三角形。 轮毂可以是铸造结构，如图1—3—16所示，也可丝器用焊接结构，其材料可以是铸钢也可以采用高强度球墨铸铁。．由于高强度球墨铸铁具有不可替代的优越性，如铸造性能好、容易铸成、减振性能好、应力集中敏感性低、成本低等.在风力发电机组中大量采用高强度球墨铸铁作为轮毂的材料。 轮毂的常用形式主要有刚性轮毂和铰链式轮毂(柔性轮毂或跷跷板式轮毂)，刚性轮毂由于制造成本低、维护少、没有磨损，三叶片风轮一般采用刚性轮毂，刚性轮毂安装、使用和维护较简单，日常维护工作较少，只要在设计时充分考虑轮毂的防腐蚀问题，基本上可以说是免维护的，是目前使用最广泛的一种形式。，在设计中，应保证轮毂有足够的强度，并力求结构简单，．在可能条件下(如采用叶片