【毕业论文】小型风力发电机组动力结构毕业设计说明书

地形地貌的差异，地球自转公转的影响，更加剧了空气流动的力量和流动方向的多变性，使风速和风向的变化更加复杂。

风的特性风作为种自然现象，有它本身的特性。

通常采用风速风向风频等基本指标来表述。

风速空气在单位时间内运动的距离，用米秒或千米时作为计量单位。

例如空气在秒钟内运动了米，那么风速就是米秒。

由于风是不断变化的，通常所说的风速是指段时间内各瞬时风速的算术平均值，即平均风速。

风速可由测风仪测量得到。

风速随高度的变化从地球表面到米高空层内，空气的流动受到涡流黏滞和地面摩擦等因素的影响，风速随着高度的增加而增大。

通过实验，我们常用的计算风速随高度的变化的公式有指数公式对数公式式中高度为的风速风速为零的高度值取决于地面的平整度粗糙度和大气的稳定度，取值范围为。

在开阔平坦稳定度正常的地区，值取。

风频分为风速频率和风向频率。

风速频率各种速度的风出现的频繁程度。

对于风力发电的风能利用而言，为了有利于风力发电机平稳运行，便于控制，希望平均风速高而风速大小变化小。

风向频率各种风向出现的频繁程度。

对于风力发电的风能利用而言，总是希望风向的频率尽可能的大。

风能的特点和限制性风能的特点大家可能深有体会，在大风中会站立不稳，说明风具有能量。

风所具有的动能我们称为风能，是指空气相对地面做水平运动的时候所产生的动能。

根据理论计算和实践结果，我们把具有定风速的风，通常是指米秒到米秒的风作为种能量资源加以开发，用来做功如发电，我们把这范围的风称为有效风能或风能资源。

因为风速低于米秒时，它的能量太小，没有利用的价值，而风速大于米秒时，它对风力发电机的破坏性很大，很难利用。

那么风速和我们常常听到的几级风有什么关系呢世界气象组织将风力分为个等级，如表所示，在没有风速计的时候，可以根据它来粗略估计风速。

表风力等级表续表大风所具有的能量是很大的。

风速为米秒的级风，吹到物体表面上的力，每平方米约为千克风速为米秒的级风，吹到物体表面上的力，每平方米约为千克风所含的能量比人类迄今为止所能控制的能量要大得多。

风能的优点和局限性风能与其他能源相比，有明显的优点，但也合其突出的局限性。

Ⅰ风能的优点蕴藏量大我们已知道风能是太阳能的种转换形式，是取之不尽用之不竭的可再生能源，根据计算，太阳至少还可以像现在样照射地球亿年左右。

无污染在风能转换为电能的过程中，不产生任何有害气体和废料，不污染环境。

可再生风能是靠空气的流动而产生的，这种能源依赖于太阳的存在。

只要太阳存在，就可不断地有规律地形成气流，周而复始地产生风能，可永续利用。

④分布广泛就地取材无需运输在边远地区如高原山区岛屿草原等地区，由于缺乏煤石油和大然气等资源，给生活在这地区的人民群众带来诸多不便，而且由于地处偏远交通不便，即使从外界运输燃料也十分困难。

因此，利用风能发电可就地取材无需运输，具有很大的优越性。

适应性强发展潜力大我国可利用的风力资源区域占全国国土面积的，在我国发展小型风力发电，潜力巨大前景广阔。

Ⅱ风能的限制性能量密度低由于风能来源于空气的流动，而空气的密度很小，因此风力的能量密度很小，只有水力的。

不稳定性由于气流瞬息百变，风时有时无，时大时小，日月季年的变化都十分明显。

地区差异大由于地形变化，地理纬度不同，因此风力的地区差异很大。

两个近邻区域，由于地形的不同，其风力可能相差几倍甚至几十倍。

我国风能资源区划根据国家气象局气象研究院的估算，我国的地面风能潜力理论可开发的总量全国亿千瓦，米高度层实际可供开发量为亿千瓦，可开发的风能资源是十分丰富的。

为了充分开发利用丰富的风能资源，在研究了各地风能资源差异的基础上，进行了风能资源区划，为设计生产部门研制风力机以及广大用户选购风力机提供科学依据，并为政府部门制定能源规划提供参考。

我国风能资源区划。

在我国的不同地区，风能资源是不同的。

分为种类型风能资源丰富区这区域的有效风能功率密度在瓦米以上，风速不低于米秒的时间，全年为小时左右。

风能资源较丰富区这区域的有效风能功率密度为瓦米以上，风速不低于米秒的时间，全年为小时以上。

风能资源可利用区这区域的有效风能功率密度为瓦米以上，风速不低于米秒的时间，全年为小时以上。

风能资源欠缺区这区域的有效风能功率密度瓦米以下，风速不低于米秒的时间，全年为小时以下。

根据全国气象台站风能资料的统计和计算，表给出我国风能区占全国面积的百分比。

表我国风能区占全国面积的百分比什么样的风能对人类有用风虽然随处可见，但是也有可利用和不可利用之分，配合于级的外壳孔中。

安装在输出轴上的圆锥滚子轴承，为适应轴的热伸长，也应将外壳孔加工到级精度。

两根轴上所有轴承的内圈，均受循环载荷，故全部采用过盈配合的方式，安装在级精度的轴上。

当载荷很大时，可将轴的精度降为。

由于锥齿轮的线速度已超过，因此该变向器里的全部轴承均采用飞溅润滑。

即依靠锥齿轮的旋转，将油甩到箱体内壁上，然后经上箱壁和下箱座抛分面上的输出沟，以及轴承盖上的导油槽，将油引入轴承。

为保证良好的润滑，应控制箱体内油面的高度。

般情况下，应把大锥齿轮的整个齿宽，至少倍齿宽浸入油中为了防止变向器周围环境中的灰尘水气酸气和其他杂质浸入轴承内，同时防止箱内润滑油外漏，在轴伸出端盖的部分，应设置密封装置。

在多数情况下，应使用橡胶密封圈。

键的选择根据轴径大小所选键均为，与联轴器相连的两个键为，主动轴与锥齿轮连接的键为，从动轴与锥齿轮连接的键为。

以上为本课题所涉及到的设计计算。

第五章垂直轴风力发电机正常工作的条件垂直轴风力发电机的调速垂直轴风力发电机调速的方式也很多，如改变叶片转动半径以改变叶片扫掠面达到调速的目的用改变叶片的迎风角来调速等等。

但结构都很复杂，制造成本也很高，且难以稳定在风轮额定转速范围内。

较好的办法是采用恒定扭矩输出器以保证发电机获得恒定扭矩达到发电机运行在额定转速范围内。

另种较好的办法是不调速，为了更好地利用风能，可安装二台或更多台发电机。

当风轮所获得的风能满足台发电机时接通台，当风速增大，能满足台发电机功率时接通台„„，所发交流电经交交逆变器达到并网的频率。

垂直轴风力发电机的启动垂直轴小型风力发电机不能自行启动，需外部动力启动后方能自行运转。

大中型垂直轴风力发电机并网的并且调速稳定，可以采用异步发电机。

当启动时，电网向发电机供电，发电机成为电动机转动启动风轮转动，风轮转动后再切断电网供电。

不并网的单机使用的垂直轴风力发电机，应附加启动装置。

般在增速器与发电机之间安装离合器并安装启动装置，动力由直流或交流电机供给。

启动后将启功电机分离，再将增速器与发电机之间的离合器结合，实现发电机正常运转发电。

单机使用的垂直轴风力发电机应备有储存电能的蓄电池，将多余电能经整流交流发电机或直接直流发电机向蓄电池充电，用以启动和无风时向用电器供电。

垂直轴风力发电机制动器的设计般微型和小型风力发电机不设制动器，中大型风力发电机大部分的制功器采用液压或电磁制动器，也有备用手制动器的。

为了使风力发电机结构简单重量轻，般将联轴器与制动器设计在起，并且置于增速器与发电机之间的高速轴部位，很少有布置在低速轴位置的，因为低速轴的制动力矩大。

我国制功器已有标准并且有商品可供应。

但我国制定制动器标准时没有考虑风力发电机，主要适合于通用机械起重机械等制动用，制动器通常既大又重。

风力发电机用制动器应具有重量轻制动力矩大经久耐用制动可靠等特点。

小型风力发电系统中配置的蓄电池为什么用蓄电池由于风能的间歇性和不稳定性，如果用电器直接由风力发电机来供电，会出现供电时有时无忽高忽低现象，这种电能是无法使用的。

为建立个供电电压稳定能够全天候提供均衡供电的电源系统，就必须在风力发电机和用电器之间设置储能装置，把风力发电机发出的电储存起来，稳定地向用电器供电。

理想的电能储存装置应当具有大的储存密度和容量储存和供电具有良好的可逆性有高的转换效率和低的转换损耗运行要便于控制和维护使用安全，无污染有良好的经济性和较长的使用寿命。

现在，正在研究开发和应用的电能贮存方式有改进型铅蓄电池和新型蓄电池储能飞轮储能水位储能压缩空气储能超导线圈储能等形式。

从目前小型风力发电机的实际应用看，最方便经济和有效的储能方式是采用蓄电池储能。

蓄电池又称电瓶，它能够把电能转变为化学能储存起来，使用时再把化学能转变为电能，变换过程是可逆的，充电和放电过程可以重复循环反复使用，因此蓄电池又称为二次电池。

现在使用的蓄电池现在使用的蓄电池，虽然从外形看有大有小，形状不，但从电解液的性质来区分，主要分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类酸性蓄电池也叫铅蓄电池，它是各种二次电池中使用最多的种。

由于铅的资源丰富，铅蓄电池的造价较低，因而应用非常广泛。

作为风力发电系统中的储能设备，无论是酸性蓄电池还是碱性蓄电池，只有用户了解它们的性能和使用操作方法，才能延长蓄电他的使用寿命。

早期的铅蓄电他的充放电循环次数只有次，使用寿命只有年。

随着工艺及结构不断改进，其性能不断提高，目前充放电次数已超过次，使用寿命可达年，不过蓄电池的实际使用寿命和能否正确使用维护有很大关系。

若能正确操作使用，按时维护有的铅蓄电池可使用年以上。

发电机系统中的防雷击设施风力发电机安装在室外，塔架加风轮和轮毂高度达十几米，遭受雷击屡见不鲜，特别是在雷电多发地区，电闪雷鸣，释放出巨大能量，雷击会造成风力发电机叶片损坏，井常常引起发电系统过电压，造成发电机击穿控制设备烧毁电气设备损坏等事故，甚至危及人员安全。

所以，雷击威胁着风力发电机的安全运行。

因此，我们在安装风力发电机时，定要注意做好防雷击措施。

小型风力发电机上如果不方便安装防雷击设施，可在其附近安装避雷设施，达到防雷击效果。

结束语根据导师布置的课题，本文对小型风力发电机部分零部件的设计进行了研究和探讨，针对垂直轴小型风力发电机的叶片轴毂支撑架变向器等重要部件的结构进行了研究。

其主要内容如下根据现有理论和条件要求设计出了合适的叶片，并利用软件建立叶片的三维模型，叶片是设计的重点也是难点，它直接影响所设计的小型风力发电机的工作效率。

根据设计需求，设计出了轴毂支撑架等零部件，并利用软件建立