第一章 緒論

1.1 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機

不可再生能源的逐漸消耗使得綠色能源開發(fā)和利用顯得越來越重要，而風能作為可再生，無污染的清潔能源更是引起人們重視[1]。風力發(fā)電技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展也日漸成熟，并且風電在發(fā)電領(lǐng)域的比例將逐漸提高[2]。世界各國對風電設(shè)備的投資力度也逐漸加大[3]。風力發(fā)電機利用風能帶動風電葉片（如圖 1.1（a））旋轉(zhuǎn)，通過與風電葉片相連的發(fā)電機將風能轉(zhuǎn)換為機械能，再由機械能轉(zhuǎn)化為電能。在能量轉(zhuǎn)化的過程中，葉片承受本身產(chǎn)生的重力、由于旋轉(zhuǎn)帶來的離心力以及風對葉片外表面的壓力，通過其端面?zhèn)鬟f到風力發(fā)電機輪轂（如圖 1.1（b））上，故風力發(fā)電機輪轂和葉片根部端面的裝配精度在很大程度上決定了機組的整體性能。

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1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，風機葉片所用的材料逐漸向復(fù)合材料轉(zhuǎn)變，如鋁合金、玻璃鋼、碳纖維增強復(fù)合材料等。新型玻璃鋼葉片材料在大中型風機中廣泛使用，其具有質(zhì)量輕，強度高，可設(shè)計性強等特點。而超大型風機葉片一般使用碳纖維復(fù)合材料[5]。大型風機葉片根部連接主要有預(yù)埋螺栓連接、T 型螺栓連接和植入式螺栓連接，且隨著葉片體積增大，相應(yīng)的葉片和輪轂連接處所承受的載荷增加，此時采用預(yù)埋螺栓連接的葉片將更有優(yōu)勢[4]。對于風機葉片根部結(jié)構(gòu)，國內(nèi)學(xué)者大多采用有限元仿真進行分析。

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第二章 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機設(shè)計

2.1 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機

風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機的加工對象為采用預(yù)埋螺栓連接的風力發(fā)電機葉片根部的預(yù)埋螺栓套端面。預(yù)埋螺栓連接是指在葉片成型時，直接將預(yù)埋螺栓套植入葉片根部端面，再通過雙頭螺栓將葉片根部和輪轂連接緊固。由于預(yù)埋螺栓套的表面設(shè)計成凹凸不平的形狀，預(yù)埋螺栓與玻璃鋼之間的相對運動的阻力很大，且預(yù)埋螺栓套植入深度足夠提供剪切強度。圖 2.1 和圖 2.2 為 SSP 技術(shù)公司預(yù)埋螺栓連接技術(shù)軸向剖視圖和橫向剖視圖。

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2.2 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了加工出符合裝配要求的風力發(fā)電機葉片根部端面，故設(shè)計風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機。目前對風力發(fā)電機葉片根部的端面的處理大部分是人工打磨或是不打磨。人工打磨能稍微提高葉片根部端面的粗糙度，而無法對端面的平面度和垂直度精度做較大的提高；不打磨的情況則需要依靠風力發(fā)電機葉片成型工藝來保證精度符合裝配要求。風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機屬于專用機械，其設(shè)計要求分為四個部分：1）功能要求風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機應(yīng)能完成對風力發(fā)電機葉片根部端面的打磨工作，且打磨面的平面度及與葉片根部內(nèi)腔軸線的垂直度精度要滿足風力發(fā)電機葉片裝配要求。

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第三章 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機精度分析.............. 29

3.1 砂輪和葉片根部端面的位置關(guān)系.............. 29

3.2 磨削機空間機構(gòu)簡圖..............31

第四章 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機動態(tài)特性分析............... 49

4.1 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機主機部分模態(tài)分析 ...............49

4.2 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機主機部分諧響應(yīng)分析..............55

第五章 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機實驗研究..............58

5.1 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機樣機.............. 58

5.2 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機調(diào)試過程 ..............59

第五章 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機實驗研究

5.1 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機樣機

本次設(shè)計的風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機主機部分包括支撐部件、回轉(zhuǎn)部件和磨削部件，按照設(shè)計要求裝配完成后如圖 5.1 所示。磨削機的動作需要液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)共同來完成。圖 5.2 為磨削機電氣系統(tǒng)布置圖，圖 5.3 為磨削機液壓系統(tǒng)布置圖。電氣系統(tǒng)采用歐姆龍可編程控制器CP1H-XA40Dr-A，控制磨削機的磨削、回轉(zhuǎn)、夾緊等操作。經(jīng)調(diào)試磨削用液壓馬達動作正確，且能正常調(diào)速。

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5.2 風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機調(diào)試過程

樣機加工完畢后，需要對其進行調(diào)試，驗證設(shè)計的正確與否。將液壓管路和電氣系統(tǒng)線路連接完畢后，先對三個執(zhí)行元件進行調(diào)試，在調(diào)試過程中檢查執(zhí)行元件的動作是否正確，，以及液壓管路連接處和旋轉(zhuǎn)基座兩端面是否有泄漏。如圖 2.2，旋動溢流閥 16 旋鈕，使溢流閥調(diào)定壓力約為 1MPa，再按下電氣控制面板中“鎖緊”按鈕（如圖 5.4 所示），觀察到液壓缸活塞桿頂出，待活塞桿不再伸出時，旋動溢流閥 16 旋鈕，使壓力表 14 讀數(shù)為 5MPa。

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結(jié)論

能源的問題一直受到各界廣泛的重視，風力發(fā)電機能夠利用風能，且清潔無污染。而風機葉片和輪轂?zāi)芊窬_的裝配直接影響到風力發(fā)電機的工作，風機葉片根部端面的平面度和垂直度是能精確裝配的基礎(chǔ)，本文設(shè)計出風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機對葉片根部端面進行加工，保證其要求的形位誤差。本文的主要工作總結(jié)如下：1）對風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機主機部分的總體方案設(shè)計和研究，將主機部分分成三個部分，分別為支撐部件、回轉(zhuǎn)部件和磨削部件。根據(jù)總體方案和各部件的功能設(shè)計出各零部件結(jié)構(gòu)，并完成對標準件的選型。同時根據(jù)主機部分的功能要求，設(shè)計風力發(fā)電機葉片根部端面磨削機疊加閥液壓系統(tǒng)，能完成磨削機主機部分的基本動作，且兼顧安全和可靠性等要求。并根據(jù)液壓系統(tǒng)圖，電磁鐵動作表，完成液壓元件的選型和設(shè)計，最后完成磨削機液壓系統(tǒng)的裝配和調(diào)試工作。

參考文獻（略）

本文編號：583113