小型风力发电机叶片设计与制造的研究.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2012年第4期小型风力发电机叶片设计与制造的研究+刘晓红，汤宏群，覃俊，邓韬(广西大学机械工程学院，南宁530004)摘要：叶片是风力发电机(简称风机)的关键部件，为了制造出优良的小型风机叶片，对小型风机叶片的设计、材料的选择以及模具制造进行了研究。根据当地风能资源的情况，风机的设计功率为300W。首先设计出风轮的基本尺寸，选择NACA4412翼型，经过计算和分析，确定叶片剖面翼型和具体尺寸；其次根据风机叶片的受力情况及其他要求，选择玻璃纤维增强复合材料制作叶片；然后运用CAD和

2、CAM技术，设计了一套小型风机玻璃钢复合材料的叶片并制作了模具。为风机玻璃钢叶片进一步实现规模化生产奠定了良好的基础。关键词：风机叶片；设计与制造；玻璃钢；CAD／CAM技术中图分类号：TK8文献标志码：B文章编号：167l_3133(2012)04---0126---04ThestudyofthesmallwindturbinebladedesignandmanufactureLiuXiaohong，TangHongqun，QinJun，DengTao(InstituteofMechanicalEngineering，GuangxiUniversity，Nanning53000

3、4，China)Abstract：Thebladeisakeycomponentofthewindturbine．InordertoproduceasoedGRPblade．studiedthedesignofthesmallwindturbinebladeandmanufacturethemold．Accordingtothewindenergyresourcesinlocal，thedesignpowerofthewindturbineis300W．First，designthebasicsizeofthewindturbine．SelectNACA4412airfoilmo

4、del，throughcalculationandanaly-sis，determinethebladeairfoilprofileandthespecificsize．Then，usingtheCADandCAMtechnology，designedasetofthesmallwindturbineGRPbladesandproducedthemold．Tolaidagoodfoundationinachievinglarge·scaleproductionofthewindturbineGRPblade．Keywords：windturbineblade；designandm

5、anufacture；GRP；CAD／CAM0引言当前，世界各国都很重视能源问题，作为占能源消耗首位的电能是二次能源，是由其他能源转换而来。世界各国电能生产主要是靠水利发电和火力发电，水利发电受天然环境的制约，而火力发电以碳氢化合物为主要成分的煤和重油，燃烧后产生大量的有害气体，严重污染环境。为了减少火力发电对大气的污染，世界各国都在积极发展风力发电。我国也在努力促进风力发电的发展。风力发电机(简称风机)的制造和维护，在今后也将成为一种新兴的制造产业¨剖。小型风机在我国的适用面很广。在我国农村风能资源丰富的地区，或国家输送电网覆盖不到的地区，应用独立、高效的小型风机发电是切合实际

6、的¨1。风机的造型按风轮主轴的不同可分为水平轴风机和垂直轴风机【4J。叶片是风机的关键部件，风机中叶片的设计与制造非常重要。好的玻璃钢复合材料叶片可以减轻风机的重量，增加风机的捕风能力，从而降低风机的成本。本文根据我国北部湾偏远地区风能资源的具体情况，设计了一种小型风机叶片。首先设计出风轮的基本尺寸，选择翼型，确定叶片剖面翼型和具体尺寸；其次根据风机叶片的受力情况及其他要求，选择玻璃纤维增强复合材料制作叶片；然后将CAD和CAM技术融合应用，研究模具的选材、设计与加工，制作出一套完整的玻璃钢复合材料风机叶片模具。1风机叶片的设计计算根据我国北部湾偏远地区风能资源的具体情况，本文的

7、风机参数为：设计功率札=300W，设计风速静=10m／s，叶尖速比A=5。在贝茨基本理论的基础上·广西大学科研基金项目(XJZll0599)；广西大学国家大学生创新性实验项目(200902)126刘晓红，等：小型风力发电机叶片设计与制造的研究2012年第4期进行计算【％】。1．1风轮叶片扫掠面积s及风轮直径d的确定风轮叶片扫掠面积S为：_『、，S=访*(1)一朋。C朋¨7本文取S=2．033m2式中：K为单位换算系数；C。为空气高度密度换算系数；c。为空气湿度密度修正系数；田为风