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.