水轮机液压变桨距机构开题答辩

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1、水轮机液压变桨距机构设计者：指导老师：王树杰1、当今社会，能源和环境问题是人类面临的主要问题之一，其根本的解决方法就是开发利用可再生能源。2、海洋能以其取之不尽用之不竭、清洁无污染的特点受到世界各国的广发关注。3、目前开发利用的海洋能主要有有波浪能、潮流能、海流能、潮汐能、温差能等。课题背景潮流能是指月球和太阳的引潮力使海水产生周期性的往复水平运动时形成的动能，其集中在岸边、岛屿之间的水道或湾口。特点：1、规律性和可预测性强2、功率密度大，能量稳定3、开放式的开发利用形式潮流能潮流能发电和风力发电都是利用流体的动能发电，故许多潮流能获取

2、装置的灵感都来源于各种风力机，采用了许多类似风力机的结构。根据其结构运行的情况，潮流水轮机可分为水平轴、竖轴和横轴三类。潮流能水轮机结构特点定桨距水轮机的桨叶与轮毂的连接是固定的，桨叶的迎流角度也不会变化，所以定桨距水轮机的功率控制完全依赖于叶片的特性。变桨距水轮机与定桨距水轮机相比，功率控制不再完全依赖于叶片的特性。当功率在额定功率以下时，变桨距水轮机的变距装置把叶片调节至某一合适节距角，当功率达到额定点后，变距机构根据流速的大小调节节距，把发电机的输出功率控制在额定点附近。变桨距与定桨距的区别在水下工作的装置中引入变桨距机构极大地增

3、加了系统设计的复杂度和困难度，同时也提高了系统的可靠性要求。在目前所报道的潮流能示范性系统中,仅有少数样机具有变桨距功能。由于潮流能开发的新颖性，目前大部分研究主要侧重在潮流能转换装置的效率及水动力学方面，而针对潮流能应用的变桨距技术还鲜有报道。水轮机变桨距技术发展动态在风力发电机中，变桨距控制方式一般可以分为两种：1、液压执行机构：响应频率快、扭矩大、便于集中布置和集成化。2、电机变桨距执行机构：其机构紧凑，可靠，没有像液压变桨距机构那样传动结构相对复杂，存在非线性。此外美国国家风能技术中心目前正在研制的自适应变桨距风力机，力图通过桨

4、叶材料上进行设计，根据风速的大小作出相应的变形，从而自动改变桨叶的节距角。风力机中的变桨距控制方式1、设计要点2、液压系统3、传动装置水轮机液压变桨距机构设计首先，水轮机中安装变桨距执行机构的桨毂空间相对狭小，然而调桨运动所需克服的负载力矩很大。其次，风力机的变桨角度通常不超过90°，而水轮机的变桨角度要求不小于180°。此外，密封和防腐也是水轮机变桨距系统必须要考虑的问题。设计要点液压系统设计变桨距传动装置把液压缸输出的机械位移传动到风轮叶片的安装轴上。常用的机构有齿轮齿条结构、曲柄连杆机构、曲柄滑块机构、曲柄销槽机构、凸轮机构等。变

5、桨距传动装置设计结构形式性能特征齿轮齿条刚性大、结构紧凑、重量轻，成本低等优点，适用于移动速度较高的场合。当机构频繁地进行往复运动时，容易产生打齿和摆振。曲柄滑块刚性大、结构简单、承载能力强，加工方便，易于得到较高的制造精度，可靠度高，但存在死点。凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，能实现任意复杂的运动和各构件之间的运动协调。但承载能力不大，凸轮轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易于磨损。多杆机构制造容易、承载能力大，可实现复杂轨迹运动，但运动精度不高，结构可靠度较低。选择齿轮齿条方式。传动装置结构选择液压缸放置在轮毂的正前方，迎着水流

6、，活塞推杆上沿轴向方向安装三根平行的齿条，桨叶通过螺栓和齿轮轴固定连接，当液压回路驱动液压缸活塞运动时，活塞推杆带动齿条运动，轴线回转，实现桨叶节距角的调节。桨叶根部与轮毂的接触面是最关键的密封处，装置中可采用船用的优质滑动轴承配合优质O型密封圈来支撑桨叶及简化密封结构。设计构思起止时间主要内容预期目标3月1日~3月20日查阅参考相关文献，进一步熟悉相关的三维、二维设计软件（Solidworks、AutoCAD软件），翻译外文文献，分析各种变桨距机构的优缺点，初步分析液压变桨距机构的总体设计方案，撰写开题报告，准备开题答辩。撰写文献综述

7、和开题报告4月1日~4月14日进一步明确液压变桨距机构的总体设计方案。根据设计功能要求，对机构的动力传递参数进行计算。选择液压泵、液压马达、蓄能器等液压元器件的型号和结构参数。明确方案，确定液压元器件的型号和结构参数4月15日~4月30日设计水轮机液压变桨距机构的总体机械结构，利用三维软件绘制其三维图。并进一步绘制其二维装配图，明确其技术要求。绘制整体机构的三维图和二维装配图5月1日~5月19日完善总体结构设计，画部分关键零件的零件图，给出零件的具体技术要求，进一步画出液压系统的回路，并开始撰写毕业论文。绘制零件图和液压回路5月20日~

8、5月31日完善毕业论文。完成毕业论文进度安排恳请各位老师指导！谢谢！