水輪機(jī)液壓變槳距機(jī)構(gòu)開(kāi)題答辯

1、水輪機(jī)液壓變槳距機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)老師：王樹(shù)杰2 1、當(dāng)今社會(huì)，能源和環(huán)境問(wèn)題是人類面臨的主要問(wèn)題之一，其根本的解決方法就是開(kāi)發(fā)利用可再生能源。 2、海洋能以其取之不盡用之不竭、清潔無(wú)污染的特點(diǎn)受到世界各國(guó)的廣發(fā)關(guān)注。 3、目前開(kāi)發(fā)利用的海洋能主要有有波浪能、潮流能、海流能、潮汐能、溫差能等。課題背景3 潮流能是指月球和太陽(yáng)的引潮力使海水產(chǎn)生周期性的往復(fù)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的動(dòng)能，其集中在岸邊、島嶼之間的水道或?yàn)晨凇?特點(diǎn)： 1、規(guī)律性和可預(yù)測(cè)性強(qiáng) 2、功率密度大，能量穩(wěn)定 3、開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)利用形式潮流能4 潮流能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電都是利用流體的動(dòng)能發(fā)電，故許多潮流能獲取裝置的靈感都來(lái)源于各種風(fēng)力機(jī)，采

2、用了許多類似風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)運(yùn)行的情況，潮流水輪機(jī)可分為水平軸、豎軸和橫軸三類。潮流能水輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)56 定槳距水輪機(jī)的槳葉與輪轂的連接是固定的，槳葉的迎流角度也不會(huì)變化，所以定槳距水輪機(jī)的功率控制完全依賴于葉片的特性。 變槳距水輪機(jī)與定槳距水輪機(jī)相比，功率控制不再完全依賴于葉片的特性。當(dāng)功率在額定功率以下時(shí)，變槳距水輪機(jī)的變距裝置把葉片調(diào)節(jié)至某一合適節(jié)距角，當(dāng)功率達(dá)到額定點(diǎn)后，變距機(jī)構(gòu)根據(jù)流速的大小調(diào)節(jié)節(jié)距，把發(fā)電機(jī)的輸出功率控制在額定點(diǎn)附近。變槳距與定槳距的區(qū)別 7 在水下工作的裝置中引入變槳距機(jī)構(gòu)極大地增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和困難度，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性要求。 在目前所報(bào)道的

3、潮流能示范性系統(tǒng)中, 僅有少數(shù)樣機(jī)具有變槳距功能。 由于潮流能開(kāi)發(fā)的新穎性，目前大部分研究主要側(cè)重在潮流能轉(zhuǎn)換裝置的效率及水動(dòng)力學(xué)方面，而針對(duì)潮流能應(yīng)用的變槳距技術(shù)還鮮有報(bào)道。水輪機(jī)變槳距技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)8 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，變槳距控制方式一般可以分為兩種： 1、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)：響應(yīng)頻率快、扭矩大、便于集中布置和集成化。 2、電機(jī)變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)：其機(jī)構(gòu)緊湊，可靠，沒(méi)有像液壓變槳距機(jī)構(gòu)那樣傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，存在非線性。 此外美國(guó)國(guó)家風(fēng)能技術(shù)中心目前正在研制的自適應(yīng)變槳距風(fēng)力機(jī)，力圖通過(guò)槳葉材料上進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)風(fēng)速的大小作出相應(yīng)的變形，從而自動(dòng)改變槳葉的節(jié)距角。風(fēng)力機(jī)中的變槳距控制方式91、設(shè)計(jì)要點(diǎn)2、液

4、壓系統(tǒng)3、傳動(dòng)裝置水輪機(jī)液壓變槳距機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)10 首先，水輪機(jī)中安裝變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)的槳轂空間相對(duì)狹小，然而調(diào)槳運(yùn)動(dòng)所需克服的負(fù)載力矩很大。 其次，風(fēng)力機(jī)的變槳角度通常不超過(guò)90，而水輪機(jī)的變槳角度要求不小于180。 此外，密封和防腐也是水輪機(jī)變槳距系統(tǒng)必須要考慮的問(wèn)題。設(shè)計(jì)要點(diǎn)11液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)12變槳距傳動(dòng)裝置把液壓缸輸出的機(jī)械位移傳動(dòng)到風(fēng)輪葉片的安裝軸上。常用的機(jī)構(gòu)有齒輪齒條結(jié)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄銷槽機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。變槳距傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)13結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式性能特征性能特征齒輪齒條齒輪齒條剛性大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于移動(dòng)速度較高的場(chǎng)合。當(dāng)機(jī)構(gòu)頻繁地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)

5、，容易產(chǎn)生打齒和擺振。曲柄滑塊曲柄滑塊剛性大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載能力強(qiáng)，加工方便，易于得到較高的制造精度，可靠度高，但存在死點(diǎn)。凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。但承載能力不大，凸輪輪輪廓與從動(dòng)件之間為點(diǎn)接觸或線接觸，易于磨損。多桿機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)制造容易、承載能力大，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)精度不高，結(jié)構(gòu)可靠度較低。 14 選擇齒輪齒條方式。傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)選擇15液壓缸放置在輪轂的正前方，迎著水流，活塞推桿上沿軸向方向安裝三根平行的齒條，槳葉通過(guò)螺栓和齒輪軸固定連接，當(dāng)液壓回路驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞推桿帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，軸線回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)槳葉節(jié)距角的調(diào)

6、節(jié)。槳葉根部與輪轂的接觸面是最關(guān)鍵的密封處，裝置中可采用船用的優(yōu)質(zhì)滑動(dòng)軸承配合優(yōu)質(zhì)O型密封圈來(lái)支撐槳葉及簡(jiǎn)化密封結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)構(gòu)思16起止時(shí)間主要內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)3月1日 3月20日查閱參考相關(guān)文獻(xiàn)，進(jìn)一步熟悉相關(guān)的三維、二維設(shè)計(jì)軟件（Solid works、AutoCAD軟件），翻譯外文文獻(xiàn)，分析各種變槳距機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，初步分析液壓變槳距機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯。撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告4月1日 4月14日進(jìn)一步明確液壓變槳距機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求，對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。選擇液壓泵、液壓馬達(dá)、蓄能器等液壓元器件的型號(hào)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。明確方案，確定液壓元器件的型號(hào)和結(jié)構(gòu)參數(shù)4月15日 4月30日設(shè)計(jì)水輪機(jī)液壓變槳距機(jī)構(gòu)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用三維軟件繪制其三維圖。并進(jìn)一步繪制其二維裝配圖，明確其技術(shù)要求。繪制整體機(jī)構(gòu)的三維圖和二維裝配圖5月1日5月19日完善總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫(huà)部分關(guān)鍵零件的零件