實(shí)驗(yàn)室條件下新型無級變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)研究結(jié)題報(bào)告

1、燕 山 大 學(xué)yanshan university大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃 實(shí)驗(yàn)室條件下新型無級變速風(fēng)力實(shí)驗(yàn)室條件下新型無級變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)研究結(jié)題報(bào)告發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)研究結(jié)題報(bào)告項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：杜維寬項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：杜維寬指導(dǎo)教師：關(guān)雪梅指導(dǎo)教師：關(guān)雪梅車輛與能源學(xué)院熱能與動力工程系車輛與能源學(xué)院熱能與動力工程系2014.10.14 進(jìn)度安排進(jìn)度安排1目錄目錄 實(shí)物化分析實(shí)物化分析3 原理分析原理分析4 項(xiàng)目中的難點(diǎn)項(xiàng)目中的難點(diǎn)5 儀器介紹儀器介紹6 成果展望成果展望7 思路分析思路分析2 模型工作原理模型工作原理8 模型運(yùn)行模型運(yùn)行9團(tuán)隊(duì)感言團(tuán)隊(duì)感言10 進(jìn)度安排發(fā)展完善模型發(fā)展完善模型起止起止日期主要研

2、究內(nèi)容預(yù)期結(jié)果2013.09102013.0910課題組成員搜集相關(guān)書籍課題組成員搜集相關(guān)書籍、論文及其他科技文獻(xiàn)、論文及其他科技文獻(xiàn)收集到項(xiàng)目所需原始數(shù)據(jù)收集到項(xiàng)目所需原始數(shù)據(jù)2013.10112013.1011確定實(shí)物化實(shí)驗(yàn)方案確定實(shí)物化實(shí)驗(yàn)方案得出實(shí)物化的具體流程得出實(shí)物化的具體流程2013.1112 2013.1112 實(shí)驗(yàn)方案的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和理實(shí)驗(yàn)方案的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和理論驗(yàn)證論驗(yàn)證得到模型構(gòu)建基本數(shù)據(jù)得到模型構(gòu)建基本數(shù)據(jù)2014.0104 2014.0104 試樣購置及測試儀器準(zhǔn)備試樣購置及測試儀器準(zhǔn)備模型構(gòu)建設(shè)備齊全模型構(gòu)建設(shè)備齊全2014.05082014.0508 搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行合

3、理搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行合理調(diào)試調(diào)試基本完成模型基本完成模型2014.09102014.0910填寫結(jié)題表、撰寫總結(jié)報(bào)填寫結(jié)題表、撰寫總結(jié)報(bào)告、參加結(jié)題答辯和成果告、參加結(jié)題答辯和成果深層論證等。深層論證等。順利結(jié)題順利結(jié)題 思路分析思路分析1976年80年代以來1939年年1)了解傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的工作特性2)建立穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)構(gòu)3)安裝步進(jìn)電機(jī)并編寫合適的控制程序4)模擬扇葉轉(zhuǎn)動狀態(tài)，使其接近真實(shí)狀況 實(shí)物化分析發(fā)展完善模型發(fā)展完善模型0l 課題研究的整體內(nèi)容為無極變速式風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的制整體內(nèi)容為無極變速式風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的制作作，但是目前研究尚處于試驗(yàn)階段，在技術(shù)、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間上技術(shù)、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間上

4、不允許不允許做出更加完美的成品，所以我們將重點(diǎn)放在了動力傳重點(diǎn)放在了動力傳遞與變速方面遞與變速方面，主要將傳動與變速結(jié)合起來，將其實(shí)物化，制作一個(gè)小模型。該設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于變速器環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)制作，由于多因素限制，還不能制作出無級變速器，且市面上無類多因素限制，還不能制作出無級變速器，且市面上無類似成品可參考似成品可參考。所以需要作出必要調(diào)整必要調(diào)整，將變速設(shè)備中的無極變速部分替換為有級變速有級變速。 實(shí)物化分析發(fā)展完善模型發(fā)展完善模型0l調(diào)整內(nèi)容調(diào)整內(nèi)容： 我們應(yīng)用極限思想極限思想，即認(rèn)為錐環(huán)式無級變速器的錐筒是由無窮多個(gè)大小不一的齒輪組成，而錐環(huán)則可看做傳動帶或鏈條，這樣既不失無極變速器的原理性，

5、又大大降低了制作難度?；诖宋覀儗o級變速器簡化為有級變速器無級變速器簡化為有級變速器，其中錐錐筒簡化為齒輪組，錐環(huán)轉(zhuǎn)化為鏈條，速比調(diào)節(jié)單元轉(zhuǎn)化為由筒簡化為齒輪組，錐環(huán)轉(zhuǎn)化為鏈條，速比調(diào)節(jié)單元轉(zhuǎn)化為由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的絲桿機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的絲桿機(jī)構(gòu)。而步進(jìn)電機(jī)由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)主要包括霍爾傳感器、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)以及電源與必要接線等。 原理分析原理分析1976年80年代以來1939年年 葉片受風(fēng)力作用，帶動輸入軸轉(zhuǎn)動，從而輸入輪盤獲得一輸入輪盤獲得一定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速，輸入輪盤與輸出輪盤通過鏈條連接，輸出輪盤獲得轉(zhuǎn)輸出輪盤獲得轉(zhuǎn)速后通過傳動桿將轉(zhuǎn)動傳輸給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速后通過傳動桿將

6、轉(zhuǎn)動傳輸給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，從而能夠得到穩(wěn)定的輸出電壓和頻率。當(dāng)風(fēng)力改變風(fēng)力改變時(shí)，轉(zhuǎn)速傳感器將信號傳遞給電子控制系統(tǒng)，然后步進(jìn)電機(jī)移動，帶動鏈條移動，從而改改變兩個(gè)輪盤的轉(zhuǎn)速比，保持輸出輪盤的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定變兩個(gè)輪盤的轉(zhuǎn)速比，保持輸出輪盤的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當(dāng)然葉片的轉(zhuǎn)速需保持在一定范圍內(nèi)，風(fēng)力過小，葉片不轉(zhuǎn)動，不能發(fā)電；風(fēng)力過大，超出調(diào)速范圍時(shí)，不能得到合適電壓，同時(shí)，也容易破壞風(fēng)力發(fā)電機(jī)，此時(shí)需要停機(jī)，停機(jī)裝置由轉(zhuǎn)速傳感器控制。 開展項(xiàng)目面臨的難點(diǎn)開展項(xiàng)目面臨的難點(diǎn) 12由于制作不能做到很精致，變速部分很難快由于制作不能做到很精致，變速部分很難快速精確定位到理想變速比。速精確定位到理想變速比。初次涉及電子

7、控制系統(tǒng)，對于單片機(jī)、步初次涉及電子控制系統(tǒng)，對于單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等缺乏基本了解，很難短時(shí)間內(nèi)做進(jìn)電機(jī)等缺乏基本了解，很難短時(shí)間內(nèi)做到很完美。到很完美。 儀器介紹1976年80年代以來1939年年框架及傳動機(jī)構(gòu)框架及傳動機(jī)構(gòu) 將傳動機(jī)構(gòu)安裝到框架上，一方面能夠傳遞動力與轉(zhuǎn)矩，另一方面為穩(wěn)定輸出提供條件。 儀器介紹1976年80年代以來1939年年電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)包括霍爾傳感器、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器等。 霍爾傳感器測出輸入軸的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速傳入單片機(jī)，然后單片機(jī)處理后將信號傳輸給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而調(diào)節(jié)鏈條，改變傳動比，實(shí)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。 儀器介紹19

8、76年1939年年電源適配器電源適配器 24v 電源適配器將220v交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4v直流電壓，為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器供電，以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。單片機(jī)電源單片機(jī)電源 5v5v 單片機(jī)的電源接口為5v在直流電壓，這里采用usb接口供電。 成果與展望 研究成果主要是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有級變速部件模型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有級變速部件模型，可以應(yīng)用于小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及需要變速的低轉(zhuǎn)速設(shè)備等。1風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有級變速部件模型一個(gè)；2實(shí)驗(yàn)室條件下風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有級變速部件模型實(shí)驗(yàn)裝置研究總結(jié)報(bào)告一份；3. 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備有級變速部件模型使用說明書一份；4.實(shí)驗(yàn)室條件下本模型可以應(yīng)用于中小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及需要變速的低轉(zhuǎn)速設(shè)備等。

9、模型工作原理綜述簡介模型工作原理綜述簡介1976年80年代以來1939年年 由于省去扇葉，通過手搖輸入軸連續(xù)改手搖輸入軸連續(xù)改變轉(zhuǎn)速模擬扇葉轉(zhuǎn)動變轉(zhuǎn)速模擬扇葉轉(zhuǎn)動，傳感器測出輸入軸的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速傳入單片機(jī)，然后單片機(jī)處理后將信號傳輸給步進(jìn)電 機(jī)驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)而調(diào)節(jié)鏈條調(diào)節(jié)鏈條，改變傳動比改變傳動比，實(shí)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)輸出軸轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。 模型運(yùn)行1939年年視頻 團(tuán)隊(duì)感悟團(tuán)隊(duì)感悟 在大學(xué)期間實(shí)際動手制作的機(jī)會并不多，我們非常珍惜這次寶貴的機(jī)會，在此期間我們不斷地培養(yǎng)著自己的動手實(shí)踐能力，鍛煉著自己分析問題、解決問題的能力。同時(shí)也讓我們認(rèn)識到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，培養(yǎng)了自己