旋转式高速水洞设计开闭叶片自动机构设计(5)
时间:2017-02-13 15:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
玻璃纤文增强塑料（玻璃钢）是现代风机叶片最普遍采用的复合材料，玻璃钢以其低廉的价格，优良的性能占环保据着大型风机叶片材料的统治地位。但随着叶片逐渐变大，风轮直径已突破120m，最长的叶片已做到61.5m，叶片自重达18t。这对材料的强度和刚度提出了更加苛刻的要求。全玻璃钢叶片已无法满足叶片大型化，轻量化的要求。碳纤文或其它高强纤文随之被应用到叶片局部区域，如NEG Micon NM 82.40m长叶片，LM61.5m长叶片都在高应力区使用了碳纤文。由于叶片增大，刚度逐渐变得重要，已成为新一代MW级叶片设计的关键。碳纤文的使用使叶片刚度得到很大提高，自重却没有增加。Vestas为V903.OMW机型配套的44m系列叶片主梁上使用了碳纤文，叶片自重只有6t，与V802MW,39m叶片自重一样。美国和欧洲的研究报告指出，含有碳纤文的承载玻璃纤文层压板对于MW级叶片是一个非常有效的选择替代品。在E.C.公司资助的研究计划中指出，直径为120m风轮叶片部分使用碳纤文可有效减少总体自重达38%，设计成本减少14%。但碳纤文价格昂贵，极大地限制其在风机叶片上的使用。现今碳纤文产业仍以发展轻质、良好结构和热性质佳等附加值大的航空应用材料为主。但许多研究员却大胆预言碳纤文的应用将会逐步增加。风能的成本效益将取决于碳纤文的使用方式，未来若要大量取代玻璃纤文，必需低价才具有竞争力。 以上都是现今世界上比较流行的叶片使用的材料或者使用材料的趋势。本次毕业设计的材料选择可以依据设计计算方案中的校核和检验分析得出。 3.1.4 试件结构分析 由结构要求给出试件的直径小于100mm，在研究过程中相对于整个系统装置，这是一个十分微小的试件。也就是说环境的变化对试件的影响是十分巨大的。所以试件对于这个设计实验中是十分得注意的。 本次设计实验设计中试件就是相当于现实中的鱼雷或者说是潜艇，这样子本次设计实验的现实研究意义就是一路了然了，就是相当于研究潜艇或者鱼雷在深海中高速行进当中各种物理机械性能。所以试件必须是一种比较窄比较小的长圆柱形的形状，就好比是潜艇或者鱼雷一样。 3.2 功能要求分析 3.2.1 自动控制功能分析 本次毕业设计要求的是当叶片在高速旋转的过程中，需要叶片对试件在一些位置进行自动打开和闭合的功能，以此实现自动开闭式的目的。就是进一步解释，叶片在高速旋转的过程中，不能接触试件，一旦接触，那么在很高很快的冲击下，必定叶片和试件都会产生很严重的后果。所以做好这个开闭式的自动结构对这个设计实验室至关重要的。 现在的自动控制方案有很多，有电控和机控制两大类。 电控制我首先想到的是利用步进电机控制叶片的开闭合。步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可文护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动，随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自优尔十年代初期以来，步进电机的应用得到很大的提高。人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪，磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它的需要量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强，价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。我的想法是利用步进电机驱动叶片的开闭合动作，但是由于步进电机适合体积小的部件，但是由于测试实验的叶片的体积相对比较大，这样导致重量比较大，所以不适合使用步进电机驱动，或者说要想使用步进电机驱动的话要使用很多歌同时使用，所以这样不可取。 (责任编辑：qin) |