水平轴开沟机

水平轴开沟机（精选4篇）

水平轴开沟机 篇1

风力机的主要部件是风能接收装置。一般说来,凡在气流中产生不对称力的物理构成都能成为风能接收装置,通过旋转、平移或摆动运动而发出机械功。无论何种类型的风力机,都是由风能接收装置、控制机构、传动和支撑部件等组成的。近代风力机还包括发电、蓄能等配套系统。目前,水平轴、上风向、三桨叶型、用于并网发电的风力机是当今普遍应用、推广的机型,在机械结构、功率控制和制动系统等方面具有多种选择方案。下面详细介绍典型的水平轴风力机的叶片、轮毂、机舱、齿轮箱、发电机和塔架。

1 叶片

叶片是风力机主要构成部分,当今95%以上的叶片都采用玻璃钢复合材料,重量轻、耐腐蚀、抗疲劳。叶片的技术含量高,属于风力机的关键部件,大型风力机的叶片往往由专业厂家制造。

1.1 叶片的材料

用于制造叶片的材料必须强度高、重量轻,在恶劣气象条件下物理、化学性能稳定。实践中,叶片用铝合金、不锈钢、玻璃纤维树脂基复合材料、碳纤维树脂基复合材料、木材等制成。木制叶片用于小型风力机,对于中型机型可使用黏结剂融合的胶合板。木制叶片必须绝对防水,为此,可在木材上涂敷玻璃纤维树脂或清漆。低速风力机的叶片多用镀锌铁板制成。

1.2 叶片的热胀、积水和雷击保护

由于叶片结构中常使用各种不同的材料,因此必须考虑各种材料的热膨胀系数这一因素,以避免因温度变化而产生的附加应力。

空心叶片应有很好的密封,一旦密封失效,其内形成冷凝水集聚,将造成对风轮工作和叶片的危害。为此可在叶尖、叶根各预开一个孔,以建立叶片内部空间的适当通风,并排除积水。需要注意的是,小孔尺寸要适当,过大的孔径将使气流从内向外流动,产生功率损失,还将伴随产生噪声。对于金属或碳纤维树脂基复合材料叶片,应在设计阶段考虑到雷击保护,需要可靠地将雷电从轮毂上引导下来,以避免叶片因雷击而破坏。大多数玻璃纤维树脂基复合材料(玻璃钢)的叶片很少会受到雷电的影响。虽然一般玻璃钢属非导电体,但若这种材料制成的叶片内存在电的导体(如信号电缆传感器、继电保护系统等)。由于它们与风力机的其他部件有连接,电荷达到叶片内部,从而使电势能集中在叶尖上,叶片遭雷击的可能性将大为增加。

1.3 空心叶片的种类

提高叶片固有频率的措施是减少质量、增加刚度。对于高速风力机来说,这是追求的目标。为了减少叶片质量,除了采用密度低的材料,还可以将叶片做成空心、薄壁结构。图1所示为铝合金材料拉伸而成的空心叶片。它的多个截面采用一个模具挤压成型,可简化制造工艺.因而适宜于等宽叶片,也成为垂直轴风力机常用的叶片。由于受压力机功率的限制,铝合金拉伸叶片叶宽最多达40cm左右。

带D型结构的叶片模断面如图2所示。翼型隆起部件的有效支撑可使叶片的尾缘处无需再设置加强筋。D型梁底层用玻璃(或碳)纤维以单一方向缠绕。叶片断面的后半部由两片组成,其内表面玻璃纤维铺敷方向为45°,两片相互间以及与D型梁之间黏结后,外表面再以45°方向铺敷玻璃纤维,并涂敷树脂材料。

C型梁由两个半片黏结,再用隔板支撑。C型梁上下两片采用编织结构,纤维45°交叉以承受转矩。翼型后半部也由上下两片黏合而成。

2 轮毂

2.1 固定式轮毂

三叶片风轮大多采用固定式轮毂,悬臂叶片和主轴都固定在这种无铰链部件上。它的主轴轴线与叶片长度方向的夹角固定不变。制造成本低、维护少,不存在铰链式轮毂中的磨损问题。但叶片上的全部力和力矩都将经轮毂传递至其后续部件。

2.2 叶片之间相对固定的铰链式轮毂

如图3所示,铰链轴线通过叶轮的质心。这种铰链使两叶片之间固定连接,它们的轴向相对位置不变,但可绕铰链轴沿风轮方向(拍向)在设计位置作±(5°-10°)的摆动(类似跷跷板)。当来流速度在叶轮面上下有差别或阵风出现时,叶片上的载荷使得叶片离开设计位置,若位于上部的叶片向前,则下方的叶片将要向后。由于两叶片在旋转过程中驱动力矩的变化很大,因此叶轮会产生很高的噪声。

叶片的悬挂角度也与风轮转速有关,转速越低,角度越大。具有这种铰链式轮毂的风轮具有阻尼器的作用。当来流速度变化时,叶片偏离原悬挂角度,其安装角也发生变化,一个叶片因安装角的变化升力下降,另一片升力提高,从而产生反抗风况变化的阻尼作用。

2.3 各叶片自由的铰链式轮毂

每个叶片互不依赖,在外力作用下叶片可单独作调整运动。这种调整不但可做成仅具有拍向锥角改变的形式,还可做成拍向、挥向(风轮扫风面方向)角度均可以变化的形式,理论上说,采用这种铰链机构的风轮可保持恒速运行。

3 机舱

机舱一般容纳了将风轮获得的能量进行传递、转换的全部机械和电气部件。位于塔架上面的水平轴风力机机舱,通过轴承可随风向旋转。机舱多为铸铁结构,或采用带加强筋的板式焊接结构。风轮轴承、传动系统、齿轮箱、转速与功率调节器、发电机(或泵等其他负载)、刹车系统等均安装在机舱内。

设计机舱的要求是:尽可能减小机舱质量而增加其刚度;兼顾舱内各部件安装、检修便利与机舱空间要紧凑这两个相互矛盾的需求;满足机舱的通风、散热、检查等维护需求;机舱对流动空气的阻力要小以及考虑制造成本等因素。机舱装配时需要注意的是:从风轮到发电机各部件之间的联轴节要精确对中。由于所有的力、力矩、震动通过风轮传动装置作用在机舱结构上,反过来机舱结构的弱性变形又作为相应的辊台增载施加在主铀、轴承、机壳上。为减少这些截荷,建议使用弹性联轴节。联轴节既要承受风力机正常运行时所传递的力矩,也要承受机械刹车的刹车力矩。

4 齿轮箱

在有齿轮箱的风力发电机组中,齿轮箱是一个重要的机械部件。由于叶轮的转速很低,远远达不到发电机发电所要求的转速,必须通过齿轮箱齿轮轴的增速作用来实现,将叶轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。故也将齿轮箱称为增速箱。

风力机的设计过程中,一级对齿轮箱、发电机都不作详细的设计,只是计算出所需的功率、工作转速及型号,向有关的厂家去选购。最好是确定为已有的定型产品,可取得最经济的效果;否则就需要自己设计或委托有关厂家设计,然后试制生产。小型风力机的简单齿轮箱可自行设计。

风力发电机组齿轮箱的种类很多,按照传统类型可分为圆柱齿轮箱、行星齿轮箱以及它们互相组合起来的齿轮箱;按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱;按照传动系统的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式;等等。水平轴风力机常采用单级或多级定轴线直齿齿轮或行星齿轮增速器。采用直齿齿轮增速器,风轮轴相对于高速轴要平移一定距离,因而使机舱变宽。行星齿轮箱很紧凑,驱动轴与输出轴是同轴线的,因此,当叶片需要变距控制(叶片安装角变化调整)时,通过齿轮箱到轮毂,控制动作不容易实现。

5 塔架

水平抽风力机的塔架设计应考虑塔架的静动态特性、与机舱的连接、运输和安装方法、基础设计施工等问题。塔架的寿命与其自身质量大小、结构刚度和材料的疲劳特性有关。塔架从结构上可分为衍架式和塔筒式。衍架式塔架在早期风力发电机组中大量使用,其主要优点为制造简单、成本低、运输方便,但其主要缺点为通向塔顶的上下梯子不好安排,安全性差。塔筒式塔架在当前风力发电机组中大量采用,优点是美观大方,上下塔架安全可靠。塔架以结构材料可分为钢结构塔架和钢筋混凝土塔架。钢筋混凝土塔架在早期风力发电机组中大量被应用,后来由于风力发电机组大批量生产,被钢结构塔架所取代。近年来随着风力发电机组容量的增加,塔架的体积增大,使得塔架运输出现困难,又有以钢筋混凝土塔架取代钢结构塔架的趋势。

5.1 塔架高度

塔架高度主要依据风轮直径确定,但还要考虑安装地点附近的障碍物情况、风力机功率收益与塔架费用提高的比值(塔架增高,风速提高,风力机功率增加,但塔架费用也相应提高)以及安装运输问题。随着塔架高度的增加,风力机的安装费用会有很大的提高,对于兆瓦级风力机更是如此。吊车要把100t的质量吊到高60m,不仅安装困难,费用也必然会大大增加。

5.2 塔架静动态特性的影响因素

在静动态特性的考虑因素中,衍架结构的塔架重量较轻,而塔筒式塔架则要重得多。钢结构塔架虽质量大,但其基础结构简单,占地少,安装和基础费用不是很高。由于塔架承受的弯短由上至下增加,因此塔架横截面面积自下而上逐渐减小,以减少塔架自身的质量。

事实上,塔顶安装的风轮、齿轮箱、发电机等集中质量已和塔架构成了一个系统,并且机头集中质量又处于塔架悬臂梁的顶端,因而对系统固有频率的影响很大。目前,大型风力机多采用“半刚性塔”和“柔塔”。恒定转速的风力机由设计来保证塔架——机头系统固有频率的取值在转速激励的受迫振动频率之外。变转速风轮可在较大的转速变化范围内输出功率,但不容许在系统自振频率的共振区较长期地运行,转速应尽快穿过共振区。对于刚性塔架,在风轮发生超速现象时,转速的叶片数倍频冲击也不能与塔架产生共振。

当叶片与轮毂之间采用非刚性连接时,对塔架振动的影响可以减小。尤其在叶片与轮毂采用铰接(变锥度)或风轮叶片能在旋转平面前后5°范围内摆动时,这样的结构设计能减轻由阵风或风的切变在风轮轴和塔架上引起的震动疲劳,但缺点是构造复杂。

摘要：水平轴风力机基本构成包括叶片、轮毂、机舱、齿轮箱、塔架等,本文对此进行了分析。

关键词：水平轴风力机,基本构成,探讨

参考文献

[1]李慧新.水平轴风力机侧向载荷及动态特性分析[D].汕头:汕头大学,2011.

[2]刘雄,张宪民,陈严,叶枝全.水平轴风力机结构动力响应分析[J].太阳能学报,2009(6).

[3]申振华,蒋志军.水平轴风力机的推力型工作原理[J]太阳能学报,2006(7).

果林施肥开沟机 篇2

1. 开沟机种类

(1) 圆盘式开沟机。用于挖掘梯形排灌沟渠, 沟深50~100 cm, 挖出的土散在沟两侧。

(2) 螺旋式开沟机。该机开沟挖出的土抛在沟的一侧, 对土壤适应性较差。

(3) 链刀式开沟机。用链刀切削土壤, 同时将土壤带到沟的上部以螺旋机构推至沟侧。该机开沟尺寸调整方便, 对土壤适应性强, 在含有小石块的地面也能作业。

2. 开沟机研制

(1) 20世纪80年代, 我国研制了用于挖掘铺放管道与手扶拖拉机及大中型拖拉机配套使用的挖坑机 (图1) , 有1K-100、1K-150和1K-250三种机型, 开沟尺寸为深100~250 cm, 宽10~25 cm。

(2) 日本研制的果林开沟机。 (1) LT-800型 (图2) 。配套动力3.3kW, 开沟深80 cm, 开沟宽27 cm。 (2) Kawabe系列开沟机。该类产品有9个型号, 60多个品种, 适用于工农业生产开沟作业, 作业效率相当于人工的30~50倍。如C-15型 (图3) 。该机为四轮驱动, 两侧地轮一高一低, 可在坡地上开出垂直的沟。F-75型 (图4) 。该机为六轮驱动履带式开沟机械, 接地面积大, 牵引力大, 作业速度0.2~1.0 km/h, 开沟深180 cm, 开沟宽45 cm。

目前, 我国尚无超低速手扶果林开沟机械。

3. 开沟机技术要求

果林多种植在山区丘陵地, 地块小, 且在树下作业, 所以要求机组体积小、转弯灵活。作业尺寸 (深、宽) 可以调整, 土壤抛送距离要适宜以方便回土。具有对土壤较强的适应性, 可切断植物的根系。

4. 新研制的两款开沟机

油菜开沟机安全作业口诀 篇3

开沟机, 功效高, 安全作业最重要。操作员, 须培训, 持证上岗要记牢。说明书, 要细读, 安全规则记心上。下田前, 先检查, 手拖机具都良好。调转速, 换链轮, 刀轴高速抛土好。沟深浅, 调尾轮, 上升下降深浅保。撒种子, 要均匀, 田间稻草要弄走。作业时, 笔直走, 甩土覆盖种子好。稻田松, 用二档, 田泥板结用一档。作业中, 排故障, 动力熄火安全保。转弯时, 速度慢, 分离刀轴不要慌。过田埂, 稳操作, 机后尾轮要升高。收机后, 勤保养, 确保机具无故障。开沟机, 作业忙, 安全生产不要忘。 (注:指东风12型手拖配带的油菜开沟机, 1KSH-20型)

林地开沟机的设计 篇4

1 开沟机主要结构及工作原理

林地开沟机主要由刀链、分土板、顺土罩、液压油缸、刀链架转轴、推土板等构成, 具体如图1。该机的工作原理:发动机经传动轴和变速箱驱动刀链和推土板, 液压油缸伸长将刀链架放下, 发动机的动力经传动系统带动刀链转动, 连接在刀链上的挖沟刀在刀链的驱动下切割土层, 被挖出的泥土和树根在左右分土板、顺土罩和推土板的作用下被送到窄沟两侧。整机在牵引动力作用下, 向前逐渐开沟。

1.刀链2.分土板3.顺土罩4.刀链架5.液压油缸6.刀链架转轴7.变速箱8.传动轴9.发动机10.牵引架11.前轮12.机架13.推土板14.后轮

2 主要部件的作用及设计

1.链条 2.主切削刃 3.主刀架 4.副切削刃 5.副刀架

该机的主要工作部件是刀链上的挖掘刀, 其作用是要不断地挖出泥土和切断防护林地下的树根, 并且要保持沟壁光滑平整, 所以挖掘刀的设计至关重要。挖掘刀的结构设计如图2。主刀和副刀连接undefined在链条上方, 主刀对称分部在链条中心两侧, 其宽度决定挖沟的宽度, 主切削刃的作用是挖掘泥土、切断树根和刮平沟壁, 使沟壁平齐;副切削刃的作用是将主切削刃切下的树根进一步切断, 并将泥土和树根带出沟外。

3 林地开沟机的特点

该机主要技术参数:外型尺寸 (长×宽×高) 4200mm×1540mm×1500mm;牵引动力≥8.8kW;驱动动力≥25.7kW;沟宽8～15cm;沟深0～100cm;作业效率80～120m/h。该机采用牵引式结构, 可与大中小型拖拉机配套使用, 动力广泛, 机动性好, 工作灵活, 运输转移方便, 整机结构紧凑, 并自带动力装置, 工作可靠。刀链安装在刀链架上, 由油缸控制升降, 与升降油缸共同组成铰连的平行四杆机构, 使挖掘刀入土能力强, 升降平稳。刀链架采用可伸缩装置, 可满足不同深度要求。