CN106092593A - 升阻组合型垂直轴风力机实验台 - Google Patents

Abstract

升阻组合型垂直轴风力机实验台属于风力机实验设备；在风轮轴上固装蜗轮A，法兰盘配置在蜗轮A下方，带有蜗杆A的步进电机B固装在法兰盘上，蜗杆A与蜗轮A啮合，在法兰盘周边部上固装支撑架，套筒式伸缩臂固配在支撑架上，由折叠臂A、B铰连构成的伸缩架总成配装在套筒式伸缩臂筒腔内，在套筒式伸缩臂外端部上通过叶片攻角调节机构安装升力型风力机叶片，丝杠和轨道同轴心的安装在支撑架上，步进电机A与丝杠连接，在丝杠和轨道上分别安装丝母滑块和轨道滑块，折叠臂A、B分别与丝母滑块和轨道滑块铰接；本台实现了升阻组合型垂直轴风力机各种设计技术参数的调节与组合选择，结构新颖、合理，适用性强，通用化程度高。

Description

升阻组合型垂直轴风力机实验台

技术领域

本发明属于风力机实验装置，主要涉及一种升阻组合型垂直轴风力机实验台。

背景技术

风力机是以风力为动力进行作业的设备，作为一种清洁的新能源设备受到人们的广泛关注，为此开发出多种类型的风力机。其中根据叶片工作方式的不同，可将风力机分为升力型风力机与阻力型风力机，其中升力型风力机发电效率较高，但是，工作过程中所需要较高的圆周速度通过其自身结构无法实现；阻力型风力机发电效率较低，但其能在低风速下起动，启动性能好。因此，目前常将升力型风力机与阻力型风力机组合在一起形成升阻组合型垂直轴风力机。对于升阻组合型垂直轴风力机存在参数的优化问题，主要包括升阻风力机的阻风轮与叶轮的直径比，升阻风力机结合角度及升力型风力机叶片攻角参数的优化。在现有研究中，对于上述的升阻风力机要改变相关参数，需要重新加工相应的连接件并重新安装，对于中大型的风力机，还涉及到吊装问题，增加科研工作难度和研究成本，且科研周期长。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，结合风力机科研实验工作的实际需要，设计提供一种升阻复合型垂直轴风力机实验台，达到降低科研工作难度和研究成本、缩短科研周期、适用性强、通用化程度高、为风力机研究提供技术支持的目的。

本发明的目的是这样实现的：升阻组合型垂直轴风力机实验台包括升力型风力机叶片和阻力型风力机风轮，所述阻力型风力机风轮固装在风轮轴上，在所述风轮轴上、位于阻力型风力机风轮下方固装蜗轮A，法兰盘配置在蜗轮A下方，在所述法兰盘上端面上固装带有蜗杆A的步进电机B，所述蜗杆A与蜗轮A啮合，在所述法兰盘周边侧部上固装支撑架，套筒式伸缩臂固配在支撑架外端部上，由多个折叠臂A与多个折叠臂B铰连构成的伸缩架总成配装在套筒式伸缩臂筒腔内，在所述套筒式伸缩臂外端部上配装叶片攻角调节机构，所述叶片攻角调节机构由步进电机C、蜗杆B、蜗轮B、旋转轴及叶片固定架构成，所述旋转轴可转动的安装在套筒伸缩臂外端部上，在所述旋转轴上、下端部上分别固装叶片固定架和蜗轮B，步进电机C固装在套筒式伸缩臂上，蜗杆B安装在步进电机C上，蜗杆B与蜗轮B啮合，在叶片固定架上固装升力型风力机叶片，在所述支撑架上同轴心的配装丝杠和轨道，步进电机A安装在支撑架端部上，所述步进电机A与丝杠连接，丝母滑块套装在丝杠上，轨道滑块配装在轨道上，最里端的折叠臂A与丝母滑块铰连接，最里端的折叠臂B与轨道滑块铰连接，最外端的折叠臂A、B分别与套筒式伸缩臂外端部铰连接。

本发明可根据升阻组合型垂直轴风力机科研实验的需要，对阻风轮与叶轮的直径比、升阻风力机结合角度及升力型风力机叶片攻角等三种技术参数进行无限次的匹配组合实验，得到适合实际条件需要的技术参数组合数据，具有结构新颖、合理、调节改变简易方便、降低了科研工作成本、缩短了科研周期、适用性强、通用化程度高的特点，为风力机研究提供了技术支持。

附图说明

图1是升阻组合型垂直轴风力机实验台总体结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是图2中C部放大图；

图4是图1中B部放大图。

图中件号说明：

1、升力型风力机叶片、2、叶片攻角调节机构、3、套筒式伸缩臂、4、阻力型风力机风轮、5、法兰盘、6、升缩架总成、7、步进电机A、8、丝杠、9、丝母滑块、10、折叠臂A、11、折叠臂B、12、轨道滑块、13、轨道、14、支撑架、15、风轮轴、16、蜗轮A、17、蜗杆A、18、步进电机B、19、步进电机C、20、蜗杆B、21、蜗轮B、22、旋转轴、23、叶片固定架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案进行详细描述。一种升阻组合型垂直轴风力机实验台包括升力型风力机叶片1和阻力型风力机风轮4，所述阻力型风力机风轮4固装在风轮轴15上，在所述风轮轴15上、位于阻力型风力机风轮4下方固装蜗轮A16，法兰盘5配置在蜗轮A16下方，在所述法兰盘5上端面上固装带有蜗杆A17的步进电机B18，所述蜗杆A17与蜗轮A16啮合，在所述法兰盘5周边侧部上固装支撑架14，套筒式伸缩臂3固配在支撑架14外端部上，由多个折叠臂A10与多个折叠臂B11铰连构成的伸缩架总成6配装在套筒式伸缩臂3筒腔内，在所述套筒式伸缩臂3外端部上配装叶片攻角调节机构2，所述叶片攻角调节机构2由步进电机C19、蜗杆B20、蜗轮B21、旋转轴22及叶片固定架23构成，所述旋转轴22可转动的安装在套筒伸缩臂3外端部上，在所述旋转轴22上、下端部上分别固装叶片固定架23和蜗轮B21，步进电机C19固装在套筒式伸缩臂3上，蜗杆B20安装在步进电机C19上，蜗杆B20与蜗轮B21啮合，在叶片固定架23上固装升力型风力机叶片1，在所述支撑架14上同轴心的配装丝杠8和轨道13，步进电机A7安装在支撑架14端部上，所述步进电机A7与丝杠8连接，丝母滑块9套装在丝杠8上，轨道滑块12配装在轨道13上，最里端的折叠臂A10与丝母滑块9铰连接，最里端的折叠臂B11与轨道滑块12铰连接，最外端的折叠臂A、B10、11分别与套筒式伸缩臂3外端部铰连接。

选择调节升阻组合型垂直轴风力机的阻力型风力机风轮4与升力型风力机叶片1的直径比时，旋转的步进电机A7驱动丝杠8转动，使丝母滑块9在丝杠8上轴向移动，丝母滑块9带动折叠臂A10摆动，同时折叠臂A10带动折叠臂B11在轨道滑块12、轨道13控制下的同步摆动，在升缩架总成6的伸长或缩短中，改变套筒式伸缩臂3的长或短，实现升力型风力机叶片1回转半径尺寸的调节，完成阻力型风力机风轮4与升力型风力机叶片1的直径比调节。

选择调节升阻风力机结合角度时，旋转的步进电机B18通过蜗杆A17、蜗轮A16、风轮轴15带动阻力型风力机风轮4在圆周方向上相对于升力型风力机叶片1转动，完成阻力型风力机风轮4与升力型风力机叶片1的结合角度调节。

选择调节升力型风力机叶片1攻角角度时，旋转的步进电机C19经蜗杆B20、蜗轮B21、旋转轴22、叶片固定架23带动升力型风力机叶片1做相对于套筒式伸缩臂3的摆动，完成升力型风力机叶片1攻角调节。

实验中，可根据需要进行上述相关技术参数的选择、调节和组合。

Claims (1)

1.一种升阻组合型垂直轴风力机实验台，包括升力型风力机叶片(1)和阻力型风力机风轮(4)，所述阻力型风力机风轮(4)固装在风轮轴(15)上，其特征在于：在所述风轮轴(15)上、位于阻力型风力机风轮(4)下方固装蜗轮A(16)，法兰盘(5)配置在蜗轮A(16)下方，在所述法兰盘(5)上端面上固装带有蜗杆A(17)的步进电机B(18)，所述蜗杆A(17)与蜗轮A(16)啮合，在所述法兰盘(5)周边侧部上固装支撑架(14)，套筒式伸缩臂(3)固配在支撑架(14)外端部上，由多个折叠臂A(10)与多个折叠臂B(11)铰连构成的伸缩架总成(6)配装在套筒式伸缩臂(3)筒腔内，在所述套筒式伸缩臂(3)外端部上配装叶片攻角调节机构(2)，所述叶片攻角调节机构(2)由步进电机C(19)、蜗杆B(20)、蜗轮B(21)、旋转轴(22)及叶片固定架(23)构成，所述旋转轴(22)可转动的安装在套筒伸缩臂(3)外端部上，在所述旋转轴(22)上、下端部上分别固装叶片固定架(23)和蜗轮B(21)，步进电机C(19)固装在套筒式伸缩臂(3)上，蜗杆B(20)安装在步进电机C(19)上，蜗杆B(20)与蜗轮B(21)啮合，在叶片固定架(23)上固装升力型风力机叶片(1)，在所述支撑架(14)上同轴心的配装丝杠(8)和轨道(13)，步进电机A(7)安装在支撑架(14)端部上，所述步进电机A(7)与丝杠(8)连接，丝母滑块(9)套装在丝杠(8)上，轨道滑块(12)配装在轨道(13)上，最里端的折叠臂A(10)与丝母滑块(9)铰连接，最里端的折叠臂B(11)与轨道滑块(12)铰连接，最外端的折叠臂A、B(10、11)分别与套筒式伸缩臂(3)外端部铰连接。