Расчет основных параметров ветротепловой установки (Глава 2 магистерской работы), страница 5

Определяем количество лопастей ветрового колеса из рис. 2.3  данный график полученного эмпирическим путем. И представляет собой зависимость, площади лопастей ( в % ) к обвиваемой ими поверхности,  от    λ₀ –коэффициента быстроходности.

Рис. 2.3 Зависимость площади лопастей ветряного колеса от коэффициента быстроходности.

Исходя из ранее выбранного коэффициента быстроходности           равного 7,определяем процентное отношение лопастей ветряного колеса составляющего около 4,5 % от обвиваемой поверхности. Принимаем количество лопастей равное 3 (Z = 3).

Определение скорости вращения ветрового колеса.

Скорость вращения ветряного колеса связана  с коэффициентом быстроходности следующей зависимостью:

                                                           отсюда  

                                                  

,где λ₀ =6÷7 - коэффициентом быстроходности ветряного колеса, принимаем  λ₀  =7 т. к. данное ветроколесо является быстроходным

 Подставляя в формулу свои числовые данные, получаем    U =42 м/c.

Определение окружной скорости  (ω) производится по формуле:

                                                           отсюда  вычисляем

                                                      ω  = 5,6  1/с     

,где     R - радиус  ветряного колеса                  R =7,5 м

Определение частоты вращения ветряного колеса проходит по следующей формуле:

                                       отсюда                  

вычисляя получаем     nв =53,48 об/мин =0,891 с^-1

Определение передаточного числа и подбор конструкции                   мультипликатора.

Альтернативные варианты и их оценка передачи вращающего момента от ветроколеса к насосу..Проанализировав большое количество вариантов систем передачи вращающего момента, включая цепную и ременную передачи, гидравлическую трансмис­сию и редукторы с фиксированным передаточным отношением. Установлено, что из всего коммерческого ассортимента продукции этого вида только мультипликаторы с фиксированным передаточным от­ношением способны передавать развиваемый ветроколесом вра­щающий момент. Другие альтернативные компоненты, чтобы удов­летворить указанному требованию, должны использоваться в ком­бинации или компоноваться в комплексы. В связи с тем что мультипликатор с фиксированным передаточным отношением позволяют получить также лучшую эффективность и наиболее высокую на­дежность, они были выбраны для системы передачи вращающего  момента.

Несущий вал ветроколеса должен быть выполнен в виде либо консольного вала, поддерживаемого опорными подшипниками, ли­бо неподвижного шпинделя с подшипниками для крепления втулки ветроколеса в сочетании с полым валом для передачи вращающе­го момента. Хотя вал с опорными подшипниками и более прост в производстве, но эта конструкция менее эффективна, потому что в этом случае для надежной ра­боты требуются большая масса вала и более крупные подшипники. Шпиндель позволяет получить намного более эффективную конст­рукцию, не подверженную большим вибрационным изгибающим нагрузкам, создаваемым ветроколесом.

Вспомогательные компоненты системы передачи вращающего момента (валы, упругие муфты, подшипники, соединения) были подоб­раны так, чтобы они имелись в промышленном производстве.

Большое значение придавалось обеспечению аварийного останова ВЭУ. Характеристика главного тормоза неприемлема для останова ветроколеса в условиях повы­шенной частоты вращения, обусловленной экстремальными поры­вами ветра или аварийным отключением ВЭУ от сети. Требуется тормоз очень больших размеров, если его предполагается устано­вить на тихоходном валу ветроколеса. Поэтому в принятом вариан­те тормоз действует на высокооборотный вал, связанный с валом генератора, при этом обеспечение аварийного механического за­медления ветроколеса достигается переводом во флюгерное поло­жение лопастей, приводимых в движение за счет кинетической энергии ветроколеса, когда частота его вращения повышается до опасных значений. После замедления полный останов ветроколеса достигается с помощью тормоза.