旋转式高速水洞设计开闭叶片自动机构设计(4)
时间:2017-02-13 15:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
所以综上考虑在水池的设计分析之中我认为更倾向于圆形水池和类圆形水池的结构，这样既避免了在高速旋转之中漩涡的产生影响装置实验的准确性，又可以提高在水池之中各个部件的使用寿命。 3.1.2 叶片结构分析 已知的设计半径是5米，而且旋转速度是1r/s，这是一个比较高的旋转速度。那么应该采用何种的叶片结构形式呢？我从叶片的作用开始着手。在本次毕业设计过程中，叶片是一个动力装置，也就是说是把电动机所传递的力用来搅拌水池中的水。在这里叶片的形状可以做很多种的设计。 首先要考虑叶片在水池中所处的位置，有两种方案：（1）叶片结构装置在水池的底端，也就是相当于我们日常生活中所使用的豆浆机。这种方案有利有弊，可以分为两种方面考虑：优点在于如果把叶片装置放在水中，整个结构可以做的比较小，这样子叶片全身浸入水中在旋转过程中效率比较高；缺点也是十分明显的，就是如果把叶片装置安置在水中，那么势必提供动力的能源传动装置，也就是电动机的安置是一个比较困难的课题。（2）叶片装置安装在介于水池和水池外之间，也就是说叶片有部分在于水中，有部分在于水池外面，就相当于我们自己拿着搅拌棒去搅拌水，叶片就相当于搅拌棒，电动机就相当于我们的手。当然这种方案也是有利有弊的：弊端在于它需要的体积比较庞大，因为既要满足在水中的部分，又要兼顾外面部分的平稳性；但是不可否认这种设计有很多优点，首先这种方案下不必考虑电动机的设计需要是否在水池底部，这样节省很多比较复杂的构想。再者这种情况下的叶片易于观察试件和叶片的运动，利于实验的进行展开。还有一点的是这种安装叶片的方案，利于拆卸和安装，在遇到更换零部件和出现故障时，比较容易的进行文修。 综上考虑两种方案在可行性方面都是可以的，在优缺点方面也是各有千秋。不过在位置结构方面的可行性进过分析都是可以的。 叶片在安装以外还要有形状的选择。不同形状的叶片在水中接触水流的形式不一样，最后对实验产生的效果也是不一样的。叶片的形状分为很多类：按安装类型分可以分为动叶和静叶；按叶跟形式分可以分为“T”形、叉形、枞树形、菌形。叶片整体分为叶跟部分、工作部分（型面）部分、叶顶部分以及连接部分。大多数叶片都是有旋向的，旋向指的是型面曲面部分的旋转方向，可以分为右向（正向）和左向（反向）叶片。叶片的旋向可以通过右手螺旋定则区分，右手的大拇指朝上，掌心对准自己，四指沿着进气口的方向握住，如果右手可以完成以上的动作，那么这个叶片就是正向叶片，反之这个叶片就是反向叶片。如下图所示几种叶片的形式： 图3.1 反向叶片 图 3.2 风力发电叶片 图3.3 搅拌机叶片 3.1.3 叶片的材料选择 叶片发展初期，由于叶片较小，有木叶片、布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤文蒙皮叶片、铝合金叶片等等，随着叶片向大型化方向发展，复合材料逐渐取代其他材料几乎成为大型叶片的唯一可选材料。复合材料具有其它单一材料无法比拟的优势之一就是其可设计性，通过调整单层的方向，可以获得该方向上所需要的强度和刚度。更重要的是可利用材料的各向异性，使结构不同变形形式之间发生耦合。比如由于弯扭耦合，使得结构在只受到弯矩作用时发生扭转。在过去，叶片横截面耦合效应是一个让设计人员头疼的难题，设计工程想方设法消除耦合现象。但在航空领域人们开始利用复合材料的弯扭耦合，拉剪耦合效应，提高机翼的性能。在叶片上，引人弯扭耦合设计概念，控制叶片的气弹变形，这就是气弹剪裁。通过气弹剪裁，降低叶片的疲劳载荷，并优化功率输出。 (责任编辑：qin) |