風力發(fā)電機組設計與制造課程設計報告書

1、課程設計（綜合實驗）報告名稱：風力發(fā)電機設計制造題目：風力發(fā)電機組整體技術設計目錄TOC o 1-3 t h z u HYPERLINK l _Toc25775 課程設計任務書 PAGEREF _Toc25775 1 HYPERLINK l _Toc24727 第一章 風力發(fā)電機組總體參數(shù)設計 PAGEREF _Toc24727 5 HYPERLINK l _Toc14105 1.1 額定 PAGEREF _Toc14105 功率5 HYPERLINK l _Toc10258 1.2 設計 PAGEREF _Toc10258 壽命5 HYPERLINK l _Toc15899 1.3 切出風速

2、、切入風速、額定風速 PAGEREF _Toc15899 5 HYPERLINK l _Toc11734 1.4 發(fā)電機額定轉速及轉速范圍 PAGEREF _Toc11734 5 HYPERLINK l _Toc17170 1.5 重要的幾何尺寸 PAGEREF _Toc17170 6 HYPERLINK l _Toc10307 1.5.1 轉子直徑和掃過面積 PAGEREF _Toc10307 6 HYPERLINK l _Toc21363 1.5.2 輪轂 PAGEREF _Toc21363 高度7 HYPERLINK l _Toc9540 1.6 刀片數(shù)量 PAGEREF _Toc954

3、0 7 HYPERLINK l _Toc19105 1.7 風輪轉速 PAGEREF _Toc19105 8 HYPERLINK l _Toc2894 1.8功率曲線、Cp曲線、Ct曲線、攻角8 PAGEREF _Toc2894 HYPERLINK l _Toc29547 1.9 功率控制方式 PAGEREF _Toc29547 14 HYPERLINK l _Toc18266 1.10 制動系統(tǒng)形式 PAGEREF _Toc18266 14 HYPERLINK l _Toc18088 1.11 風力發(fā)電機類 PAGEREF _Toc18088 14 HYPERLINK l _Toc14237

4、 第2章風力發(fā)電機氣動特性初步計算 PAGEREF _Toc14237 14 HYPERLINK l _Toc14219 2.1 葉片設計原理 PAGEREF _Toc14219 14 HYPERLINK l _Toc8461 2.1.1 動量理論 PAGEREF _Toc8461 14 HYPERLINK l _Toc17306 2.1.2 葉元理論 PAGEREF _Toc17306 15 HYPERLINK l _Toc11756 2.2 葉片設計 PAGEREF _Toc11756 16 HYPERLINK l _Toc27511 第 3 章單元和部件的載荷計算 PAGEREF _To

5、c27511 18 HYPERLINK l _Toc9727 3.1 葉片載荷計算 PAGEREF _Toc9727 18 HYPERLINK l _Toc8925 3.1.1 葉片上的離心力 F C PAGEREF _Toc8925 18 HYPERLINK l _Toc21779 V PAGEREF _Toc21779 19作用在刀片上 HYPERLINK l _Toc31091 b PAGEREF _Toc31091 19作用于刀片 HYPERLINK l _Toc31479 K PAGEREF _Toc31479 19作用于刀片 HYPERLINK l _Toc2930 20載荷計算

6、PAGEREF _Toc2930 HYPERLINK l _Toc14368 3.3 主軸載荷計算 PAGEREF _Toc14368 20 HYPERLINK l _Toc38 3.5 塔載計算 PAGEREF _Toc38 21 HYPERLINK l _Toc17551 3.5.1 風暴條件下風輪氣動推力的計算 PAGEREF _Toc17551 21 HYPERLINK l _Toc19927 3.5.2 歐美國家鐵塔靜強度設計的一般荷載條件 PAGEREF _Toc19927 22 HYPERLINK l _Toc27305 3.5.3 確定塔架設計載荷的要求 PAGEREF _To

7、c27305 23 HYPERLINK l _Toc30110 3.6 耦合載荷計算 PAGEREF _Toc30110 23 HYPERLINK l _Toc20012 第四章主要部件技術參數(shù) PAGEREF _Toc20012 23 HYPERLINK l _Toc16172 4.1 變速箱 PAGEREF _Toc16172 23 HYPERLINK l _Toc1889 4.2 生成器 PAGEREF _Toc1889 24 HYPERLINK l _Toc31637 4.3 轉換器 PAGEREF _Toc31637 24 HYPERLINK l _Toc7475 4.4 聯(lián)軸器 P

8、AGEREF _Toc7475 25 HYPERLINK l _Toc20374 4.5 偏航執(zhí)行器 PAGEREF _Toc20374 25 HYPERLINK l _Toc31976 4.6 變槳執(zhí)行器 PAGEREF _Toc31976 26 HYPERLINK l _Toc18675 4.7 塔根截面應力計算 PAGEREF _Toc18675 26 HYPERLINK l _Toc17530 風機總布置： PAGEREF _Toc17530 28臺 HYPERLINK l _Toc24545 參考文獻： PAGEREF _Toc24545 28課程設計作業(yè)書一、設計內容風機整體技術設

9、計二、宗旨與任務主要目的：1、以大型水平軸風力發(fā)電機組為研究對象，掌握系統(tǒng)整體設計方法；2、熟悉相關工程設計軟件；3.掌握撰寫研究報告的方法。主要任務：每個學生獨立完成風機的整體技術設計，包括：1、確定風機整體技術參數(shù)；2、關鍵部件（齒輪箱、發(fā)電機、變流器）的技術參數(shù)；3、計算關鍵部件（葉片、轉子、主軸、聯(lián)軸器、塔架等）的載荷及技術參數(shù)；4、完成葉片設計任務；5. 確定塔的設計。6. 每個人寫一份課程設計報告。三、主要內容每個人選擇功率范圍在 1.5MW 到 6MW 之間的風力渦輪機進行設計。1）原始參數(shù)：風機安裝地點50米高處年平均風速為7.0m/s，60米處年平均風速為7.3m/s，60米

10、處年平均風速為7.3m/s， 70米為7.6m/s，當?shù)貧v史最大風速為49m/s，用戶想安裝1.5-6MW的風機。使用63418翼型，63418翼型的升力系數(shù)和阻力系數(shù)數(shù)據(jù)如表1所示?？諝饷芏仍O置為1.225 kg/m 3 。2) 設計內容(1) 該參數(shù)包括葉片數(shù)、風輪直徑、額定風速、切入風速、切出風速、功率控制方式、傳動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、制動系統(tǒng)形式和塔筒高度等。風機等級按標準確定；(2) 關鍵部件氣動載荷計算。設置多臺風機的C p曲線和C t曲線，計算幾個關鍵部件的載荷（葉片載荷、轉子載荷、主軸載荷、聯(lián)軸器載荷和塔架載荷等）；根據(jù)負載和功率確定所選型號的主要部件的技術參數(shù)（齒輪箱、發(fā)電機、變

11、流器、聯(lián)軸器、偏航和變槳電機等）和類型。以上內容建議通過計算機編程實現(xiàn)，確定整機及各部件（系統(tǒng)）的主要技術參數(shù)。(3) 塔根截面應力計算。計算暴風雨條件下風輪的氣動推力，參考風機整體設計參數(shù)計算塔筒根部截面應力。最后提交相關分析計算報告。4. 進度計劃序列號設計（實驗）內容完成時間評論1風機整體參數(shù)設計2.5天2風力機氣動特性初步計算2天3單位和組件載荷計算2天4齒輪箱、發(fā)電機、變流器技術參數(shù)1.5天4塔根截面應力計算1天5報告寫作1.5天6課程設計防御1.5天五、設計（實驗）結果要求提供設計風機的性能計算結果；繪制整機總體布置工程圖。六、考試方式每個人提交一份課程設計報告；準備課程設計PPT

12、，并進行答辯。 63418翼型的升力系數(shù)和阻力系數(shù)攻角升力系數(shù)阻力系數(shù)扭矩系數(shù)-11.04-0.770.0310-9-0.7450.0120-8-0.6260.010-7-0.5080.010-6-0.390.0090-5-0.2630.0080-4-0.1380.0070-3-0.030.0060-20.0790.0060-10.1750.006000.3130.006010.4460.006020.5510.006030.6660.007040.7770.007050.9040.007060.9840.008071.0740.01081.170.013091.2440.0150101.30

13、70.0180121.3950.0250141.3950.0320161.370.03902010.1850251.040.3150301.020.4420400.950.680450.90.780500.820.891055.540.6971.022060.670.6261.095066.930.4951.144071.070.4011.179075.50.3031.235080.750.1991.2680攻角升力系數(shù)阻力系數(shù)扭矩系數(shù)-180-0.4750.0280-179.9-0.4750.0280-177.790.0830.0390-172.180.7010.070-168.550.91

14、70.1720-165.10.6610.2680-159.590.4770.3440-154.910.6120.4260-150.610.6970.5360-145.490.7570.6810-141.270.7160.7720-134.540.6430.8290-127.580.5720.8860-124.170.5370.9380-120.560.46610-115.240.3611.0690-109.230.2871.1080-104.330.1791.1450-100.650.0941.1670-96.720.0231.1830-88.29-0.0991.180-82.73-0.192

15、1.1660-78.79-0.2611.1480-74.68-0.3321.1120-68.72-0.4371.0440-62.9-0.5381.0030-58.21-0.5970.9650-53.67-0.6560.9020-50.77-0.6730.8250-44.08-0.680.7020-38.09-0.6980.6020-32.99-0.6550.5080-29.64-0.5350.4290-24.44-0.3860.280-19-0.3540.1910-12.78-0.4630.0920-11.58-0.80.0360攻角升力系數(shù)阻力系數(shù)扭矩系數(shù)86.90.0991.272091.

16、87-0.0141.265095.79-0.1121.26099.84-0.2141.2540104.93-0.3171.2050110.44-0.4271.1270115.85-0.5391.0940124.05-0.6290.9780129.73-0.6950.8720136.34-0.7960.8050140.53-0.770.7320144.46-0.7290.6330145.07-0.7210.6160150.54-0.6740.4660155.32-0.5970.3080160.62-0.8430.2710163.66-1.1240.1830168.46-0.880.0730175

17、.01-0.4750.0280179.90.0830.03901800.0830.0390第一章 風力機總體參數(shù)設計1.1 額定功率根據(jù)設計任務書，額定功率選為3MW。1.2 設計壽命I到 = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III的風力渦輪機 = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT 至少可以使用 20 年。這里選擇20年的設計壽命。1.3 切出風速、切入風速、額定風速切入風速為v in =3m/s；切出風速為v out =25m/s；額定風速v r =13m/s；對于一般的變槳風機（選擇3MW），額定風速羽流與平均風速之比約為1.70。1.4 發(fā)電機額定轉速及轉速

18、范圍使用高速發(fā)電機的風力渦輪機大多是異步發(fā)電機。根據(jù)電機理論，當異步發(fā)電機以恒定頻率并入電網(wǎng)時，定子三相繞組中電流產(chǎn)生的旋轉磁場的同步速度取決于電機的額定頻率。電網(wǎng)與發(fā)電機繞組的極對數(shù)，三者關系為，在：n 1 同步轉速，單位為r/min；f 1 電網(wǎng)頻率，Hz；P發(fā)電機繞組的極對數(shù)。異步發(fā)電機中旋轉場與轉子之間的相對轉速為，相對轉速與同步轉速的比值稱為異步發(fā)電機的轉差率，用s表示，即。當異步發(fā)電機的轉子由風力發(fā)電機驅動并以高于同步轉速的速度旋轉時，發(fā)電機處于發(fā)電狀態(tài)，發(fā)電機中的電磁轉矩為制動轉矩，阻礙了旋轉發(fā)電機，并在這個時候發(fā)電。風力發(fā)電機需要吸收外界的無功電流來建立磁場（如無功電流由電容器

19、提供），從風力發(fā)電機獲得的機械能轉化為電能并供給電網(wǎng)。喜事發(fā)生器的滑差率為負，其絕對值一般在2%5%之間。并網(wǎng)運行的大容量異步發(fā)電機的轉子轉速一般在（11.05）n 1之間。應用雙饋發(fā)電機，轉子速度一般在（1 30%）n 1之間變化。1.5 重要的幾何尺寸1.5.1 轉子直徑和掃過面積葉片直徑由風力渦輪機的輸出功率獲得：在：P r風機額定輸出功率，取3000kW；- 空氣密度（一般取標準大氣狀態(tài)），取1.225kg/m 3 ；V r額定風速，取13m/s；D風輪直徑，額定風速為13m/s時，風輪直徑為97m；- 傳動系統(tǒng)效率，取0.96；- 發(fā)電系統(tǒng)效率，取0.94（發(fā)電機效率0.97，變流器

20、效率0.97）；C p額定功率下的風能利用系數(shù)，取0.33。掃過的面積可以從直徑計算：由大型風機風輪掃掠面積與額定功率關系的經(jīng)驗曲線圖可知，每平方米風輪掃掠面積產(chǎn)生的額定功率為405W/m 2 ，風輪掃過面積與額定功率關系的經(jīng)驗曲線綜上所述，轉子直徑D=97m，掃掠面積S=7390m 2 。1.5.2 輪轂高度輪轂高度是從地面到風輪掃掠面中心的高度，用Z hub表示，單位為m。Z輪轂=Z t +H，在：H塔的高度，單位為m；Z t塔頂平面到風輪掃掠面中心的高度，m。對于轉子直徑大于25m的機組，輪轂中心高度與轉子直徑之比基本為1：1。取 Z輪轂= 97m。1. 6片刀片現(xiàn)代風力發(fā)電機的堅固度比

21、較小，一般需要1-3個葉片。在選擇風力渦輪機葉片數(shù)量時，要考慮風力渦輪機性能和負載、風力轉子和傳輸成本、風力渦輪機氣動噪聲和景觀影響等因素。與1葉片和2葉片相比，3葉片轉子具有以下優(yōu)點：平衡簡單，動態(tài)負載小。系統(tǒng)周期性負載基本消除，輸出扭矩比較穩(wěn)定；可以提供更好的效率；更美麗;噪音小；輪子更簡單。綜上所述，葉子的數(shù)量是B=3。1.7 風輪轉速風輪的輸出功率與其扭矩和轉速有關。 It can be known from the rotor torque M=9550P S /n that when the rated power P S (kW) has been selected, the r

22、otor speed n (r/min) is inversely proportional to the torque (N m).為了減小轉矩M，應提高轉子速度。但轉速太高對風輪不利，應選擇合適的風輪轉速。陸上風力發(fā)電機的葉尖速度通常限制在65m/s左右，三葉片風力發(fā)電機的轉子葉尖速比一般在6.08.0之間。在這里取 6.5。因此，風輪的額定轉速為17r/min。1.8 功率曲線、Cp曲線、Ct曲線、攻角在： 是 Weibull 分布的形狀參數(shù)。根據(jù)大量觀察，我國的k值通常在1.02.6之間。這里取 k=2.5。風能利用系數(shù)Cp的計算公式如下：推力系數(shù) C T 的計算公式如下：表格 SEQ

23、 表格 * ARABIC 1風速 v (m/s)額定功率Pr (kw)輸出功率Pw(千瓦)CP一個CT330000.00000.00000.00000.000043000114.93520.43990.19200.620553000234.37640.45930.29910.838663000395.68510.44870.26670.782373000602.86930.43050.22020.686883000859.61220.41130.18580.6052930001169.34090.39290.16100.54041030001535.27350.37610.14190.4869

24、1130001960.45310.36080.12670.44251230002447.77360.34700.11440.40511330003000.00000.33450.10420.37341430003000.00000.26780.07890.29071530003000.00000.21770.06170.23171630003000.00000.17940.04960.18861730003000.00000.14960.04060.15581830003000.00000.12600.03370.13031930003000.00000.10710.02840.1102203

25、0003000.00000.09190.02410.09412130003000.00000.07930.02070.08102230003000.00000.06900.01790.07032330003000.00000.06040.01560.06142430003000.00000.05320.01370.05392530003000.00000.04700.01200.0476表格 SEQ 表格 * ARABIC 2攻角升力系數(shù)好的升阻比攻角升力系數(shù)好的升阻比-180-0.4750.028-16.96400.3130.00652.167-179.9-0.4750.028-16.964

26、10.4460.00674.333-177.790.0830.0392.12820.5510.00691.833-172.180.7010.0710.01430.6660.00795.143-168.550.9170.1725.33140.7770.007111.000-165.10.6610.2682.46650.9040.007129.143-159.590.4770.3441.38760.9840.008123.000-154.910.6120.4261.43771.0740.01107.400-150.610.6970.5361.30081.170.01390.000-145.490.

27、7570.6811.11291.2440.01582.933-141.270.7160.7720.927101.3070.01872.611-134.540.6430.8290.776121.3950.02555.800-127.580.5720.8860.646141.3950.03243.594-124.170.5370.9380.572161.370.03935.128-120.560.46610.4662010.1855.405-115.240.3611.0690.338251.040.3153.302-109.230.2871.1080.259301.020.4422.308-104

28、.330.1791.1450.156400.950.681.397-100.650.0941.1670.081450.90.781.154-96.720.0231.1830.019500.820.8910.920-88.29-0.0991.18-0.08455.540.6971.0220.682-82.73-0.1921.166-0.16560.670.6261.0950.572-78.79-0.2611.148-0.22766.930.4951.1440.433-74.68-0.3321.112-0.29971.070.4011.1790.340-68.72-0.4371.044-0.419

29、75.50.3031.2350.245-62.9-0.5381.003-0.53680.750.1991.2680.157-58.21-0.5970.965-0.61986.90.0991.2720.078-53.67-0.6560.902-0.72791.87-0.0141.265-0.011-50.77-0.6730.825-0.81695.79-0.1121.26-0.089-44.08-0.680.702-0.96999.84-0.2141.254-0.171-38.09-0.6980.602-1.159104.93-0.3171.205-0.263-32.99-0.6550.508-

30、1.289110.44-0.4271.127-0.379-29.64-0.5350.429-1.247115.85-0.5391.094-0.493-24.44-0.3860.28-1.379124.05-0.6290.978-0.643-19-0.3540.191-1.853129.73-0.6950.872-0.797-12.78-0.4630.092-5.033136.34-0.7960.805-0.989-11.58-0.80.036-22.222140.53-0.770.732-1.052-11.04-0.770.031-24.839144.46-0.7290.633-1.152-9

31、-0.7450.012-62.083145.07-0.7210.616-1.170-8-0.6260.01-62.600150.54-0.6740.466-1.446-7-0.5080.01-50.800155.32-0.5970.308-1.938-6-0.390.009-43.333160.62-0.8430.271-3.111-5-0.2630.008-32.875163.66-1.1240.183-6.142-4-0.1380.007-19.714168.46-0.880.073-12.055-3-0.030.006-5.000175.01-0.4750.028-16.964-20.0

32、790.00613.167179.90.0830.0392.128-10.1750.00629.1671800.0830.0392.128 從圖表可以看出，當攻角為5度左右時，升阻比最多為129.143。此時升力系數(shù)Cl=0.904，阻力系數(shù)Cd=0.007。本設計攻角為9度，升力系數(shù)Cl=1.244。阻力系數(shù)Cd=0.015 ，升阻比為82.933。1.9 電源控制方式采用主動俯仰控制。1.10 制動系統(tǒng)類型第一剎車采用氣動剎車，第二剎車采用高速軸機械剎車。1.11 風力發(fā)電機類根據(jù)IEC標準，如下表所示，風機的等級選擇為IECIIA。WTGS級 = 1 * ROMAN * MERGEFOR

33、MAT 我 = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT 二 = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT 三小號v參考m/s5042.537.5參數(shù)由設計者指定A I參考(-)0.16B I參考(-)0.14C I參考(-)0.12風力機氣動特性初步計算2.1葉片設計原理2.1.1 動量理論如圖4所示，轉子采用動量理論計算：風輪 r r+dr，作用在環(huán)形域上軸向推力為： (2-1)軸向推力可表示為： (2-2)使用伯努利方程，將這兩個公式相減并帶入（2-2）得到： （2-3）結合 (2-1) 和 (2-3) 得到： (2-4)引入軸向感應系數(shù)，則(2-5)(2-6) 氣流流過風輪

34、后，還產(chǎn)生一個與風輪旋轉方向相反的角速度，所以作用在環(huán)形域上的力矩為： (2-7)引入切向感應系數(shù)，扭矩表示為：(2-8)可以看出，作用在環(huán)面上的氣流提供的動量為：(2-9)2.1.2 葉元理論如上圖，設，則(2-10)因此，升力和阻力可以表示為：假設，則：那么，作用在轉子 r - r+dr 的環(huán)形域上的推理和轉矩為：(2-11)(2-12)2.2 葉片設計給定r，攻角i已知，C L = 0.904已知；;從公式中，得到角度；由公式得到k；從公式中，得到h；由式，得；;在 excel 中編輯公式 1) 到 8) 來計算相應的數(shù)據(jù)。在：B - 葉子的數(shù)量（這里是 3）；k軸向干涉系數(shù)；h切向干涉

35、系數(shù)；C葉片的弦長；i - 攻角；- 流入角；- 俯仰角。表格 SEQ 表格 * ARABIC 3葉元素位置/%51015202530354045506.56.56.56.56.56.56.56.56.56.5尖速比0.3250.650.9751.31.6251.952.2752.62.9253.25葉元素位置/%5560657075808590951006.56.56.56.56.56.56.56.56.56.5尖速比3.5753.94.2254.554.8755.25.5255.856.1756.5表格 SEQ 表格 * ARABIC 4r地點/尖速比HC2.42556.50.3251.1

36、520.4282.9560.83839.0385.3994.85106.50.651.2390.3881.7350.66329.0066.9147.275156.50.9751.3050.3671.3820.53221.4976.7689.7206.51.31.3520.3561.2320.43716.0516.14912.125256.51.6251.3870.3491.1540.36812.0965.44414.55306.51.951.4130.3451.1100.3169.1154.85316.975356.52.2751.4330.3421.0820.2766.8224.33019.

37、4406.52.61.4480.3401.0630.2455.0453.86921.825456.52.9251.4610.3391.0500.2203.6113.49724.25506.53.251.4710.3381.0410.1992.4083.21426.675556.53.5751.4800.3371.0340.1821.4332.95229.1606.53.91.4870.3361.0290.1670.5732.76131.525656.54.2251.4930.3361.0250.155-0.1152.58833.95706.54.551.4990.3361.0210.144-0

38、.7452.35036.375756.54.8751.5030.3351.0190.135-1.2612.28338.8806.55.21.5070.3351.0160.127-1.7202.05641.225856.55.5251.5110.3351.0140.119-2.1781.91543.65906.55.851.5140.3351.0130.113-2.5221.88546.075956.56.1751.5170.3351.0120.107-2.8661.83948.51006.56.51.5200.3341.0100.102-3.1531.616單位和組件載荷計算3.1 葉片載荷計

39、算F C作用在刀片上當葉片圍繞轉子軸旋轉時，離心力作用在葉片上。離心力的方向從旋轉中心徑向向外。那么葉片的離心力為：在：- 葉片密度，單位為 kg/m 3 ，本設計為 530 kg/m 3 ；葉片元件處的葉片橫截面積，m 2 ；風輪的角速度，rad/s；- 葉片開始處的旋轉半徑； 葉片末端的旋轉半徑。用gambit軟件粗略計算，用excel表格計算出每個截面的面積，然后用matlab軟件擬合半徑和葉元截面面積的函數(shù)，計算積分，得到39786kN。r2.4254.857.2759.712.12514.5516.97519.421.82524.25C5.3996.9146.7686.1495.44

40、44.8534.3303.8693.4973.214氬2.433.983.813.152.471.961.561.251.020.86r26.67529.131.52533.9536.37538.841.22543.6546.07548.5C2.9522.7612.5882.3502.2832.0561.9151.8851.8391.616氬0.730.630.560.460.430.350.310.300.280.22F V作用在刀片上風壓是沿風速方向作用在葉片上的氣動力。當轉子靜止和旋轉時，風壓不相等。當轉子靜止時，風壓為：F V的作用點與風輪軸的距離為：風輪轉動時的風壓為：用Matlab

41、計算，F(xiàn) V1 =289.3962N，r m1 =14.01m； F V2 =1969.4952kN，r m2 =33.95m。M b作用在刀片上M b是使轉子轉動的力矩，由下式求得：用matlab計算：Mb = 3 568.7628kNmM K作用在刀片上M k是風輪在調整風向時產(chǎn)生的轉動慣量。當風向改變時，風輪除了以角速度繞Ox軸旋轉外，還以角速度繞Oz軸旋轉。整個葉片的轉動慣量為調整風向時產(chǎn)生的最大科里奧利加速度為：由于科里奧利加速度而產(chǎn)生科里奧利角加速度。根據(jù)動量定理，葉片受到慣性力矩 Mk 的作用，稱為陀螺力矩，M k = 。用matlab計算 J=512.47Mkg*m 2 ； ,

42、 M k =23.3686MNm3.2 風輪轂載荷計算作用在整個轉子上的軸向推力可以表示為。作用在整個轉子上的轉矩可以表示為： .用matlab計算T=627.4529kN； M = 3274.2981kNm3.3 主軸負載計算傳動軸選用實心鋼軸，最大應力fs=55MPa低速軸角速度為高速軸的角速度為高速軸功率為低速軸功率為低速軸扭矩高速軸扭矩低速軸徑高速軸徑3.5 塔載計算本機組塔架采用等強度設計理論的錐形鋼筒結構塔架。它由5個部分組成。這些部分通過法蘭連接。底部最大直徑為6m，頂部最小直徑為4m。圓柱體的壁厚從底部的 30mm 過渡到頂部的 12mm。塔的總質量約為 180 噸。作用在塔上

43、的載荷分為以下幾類：風力渦輪機等部件上的空氣動力載荷1、重力和慣性載荷：由重力、振動、旋轉和地震引起的靜態(tài)和動態(tài)載荷。2、運行負荷：機組運行和控制過程中產(chǎn)生的負荷。如制動過程中產(chǎn)生的功率變化、偏航、俯仰和負載。3、其他載荷：如尾流載荷、沖擊載荷、結冰載荷等。下面只討論與塔架結構強度計算相關的兩種載荷，即風輪作用的最大氣動推力產(chǎn)生的載荷和塔架自身承受的最大風壓。3.5.1 風暴條件下風輪氣動推力計算因為，所以取 vs = 60m/s。1.前端鏈接的Fadeev公式在：Ab 葉片的投影面積（葉尖速比為 6.5 時，轉子的實心度為 0.05，其中 Ab=0.05A/3=， A 為轉子的掃掠面積），m

44、2；Vs旋翼中心風暴風速，m/s。計算： 。2. 荷蘭ECN的公式在：Ct推力系數(shù)，取Ct =1.5；q動態(tài)風壓，單位為：N/m2； 動態(tài)系數(shù)，取= 1.2S安全系數(shù)，取S = 1.5q隨高度變化，在風輪中心高度H=97m處對應的q約為1420，單位為：N/m2。計算： 。3.德國DFVLR公式在：Ct推力系數(shù)，取 Ct = 2.2。計算： 。4.丹麥RIS公式在：P1風輪單位掃掠面積上的平均風壓，通常P1=300N/m2；As風輪的掃掠面積，單位為m2。計算： 。3.5.2 歐美國家鐵塔靜強度設計的一般荷載條件1）風載荷工況：風速65m/s，（平均2s）轉子停止，葉片順槳，風向沿機艙橫向作用

45、于塔架。2）正常運行條件下的地震載荷：考慮額定風速下風輪產(chǎn)生的最大軸向力，同時將其產(chǎn)生的慣性力按水平載荷加到風輪的軸向推力上地震引起的統(tǒng)一建筑物因素。3）機組最大運行負荷：一般為額定風速正常運行負荷的2倍。3.5.3 確定塔架設計載荷的要求設計載荷需要正確分析各種載荷及其對塔架的影響，大致可分為三類設計載荷：1）最大極限載荷：指塔架所能承受的最大載荷。2）疲勞載荷：指塔架構件承受交變載荷次數(shù)的能力。3）共振激勵載荷：塔架結構系統(tǒng)的共振響應。3.6 耦合載荷計算聯(lián)軸器上的負載主要是扭矩低速聯(lián)軸器負載高速聯(lián)軸器負載主要部件技術參數(shù)4.1 變速箱一、基本參數(shù)：傳動形式：二級行星齒輪系、一級平行齒輪系速比：88輸入轉速：17rpm輸出轉速：1500rpm設計功率：3.4MW潤滑方式：油潤滑質量：變速箱結構圖：4.2 生成器基本參數(shù)：發(fā)電機類型：雙饋異步變速恒頻發(fā)電機額定功率：