4.6. Выбор диаметра трубы маха

Если мах лопасти представляет собой трубу, то в соответствии с формулами (3.58) — (3.60) определяем наружный диаметр трубы маха.

Вначале задаемся запасом прочности n_пр = 2,4.

Выбираем материал трубы (предварительно) — сталь 20. Предельно допустимые напряжения стали 20 по [7] составляют [σ_max] = 400 МПа.

Задаемся числом α: α = 0,8.

Тогда по (3.60)

МПа = 166,7·10⁶ Па.

При Н·м (см. выше) по формуле (3.58) для наружного диаметра трубы маха имеем:

м.

Сравним с максимальной толщиной корневого сечения

м.

Видим, что .

Для уменьшения D_тр выберем сталь с более высоким предельно допустимым напряжением.

По данным [7] приложение 1 можно взять сталь легированную хромистую марки 20Х, у которой [σ_max] = 80 кгс/мм² = 800 МПа.

Тогда по (3.60)

МПа

и

м

.

Можно сделать двадцатиоднопроцентный профиль в корневом сечении. Тогда — полученные величины близки. Но в этом случае надо изменять углы установки.

Выберем по [8] 3-й том трубу с D_тр = 50 … 76 мм, где можно принять диаметр из предлагаемого ряда: D_тр =51 мм = 0,051 м и толщиной стенок Δ =1,0 … 12 мм.

Для α = 0,8 по (3.62) мм.

Примем из предлагаемого ряда Δ =5,0 мм. Для проверки (3.61):

,

Итак D_тр = 0,051 м; Δ =5,0 мм = 0,005 м;

м,

4.7. Напряжения на отрыв лопасти от центробежной силы

4.7.1. Площадь сечения трубы маха лопасти

м².

4.7.2. Напряжения на отрыв

По формуле (3.8) находим:

Па = 54,0 МПа.

4.8. Напряжения от изгибающего момента в опасном сечении

4.8.1. Момент сопротивления изгибу сечения трубы маха

По (3.56) определяем

м³.

4.8.2. Напряжение от изгибающего момента

Па = 347,1 МПа.

4.9. Суммарное напряжение в опасном сечении лопасти

Суммарное напряжение в опасном сечении лопасти, МПа, определяем как сумму напряжений от изгиба и отрыва, т. е.

.

4.10. Сравнение суммарного напряжения в опасном сечении с предельно допустимым

Посчитано, что для скорости ветра V = 25 м/с σ_сум = 401,1 МПа. С другой стороны, известно предельно допустимое напряжение для выбранного материала трубы маха — [σ_max] = 80 кгс/мм² = 800 МПа. Таким образом, вычисляем запас прочности маха:

.

Вывод: при предельно допустимой скорости ветра V = 25 м/с данная конструкция лопасти напряжение выдержит.

5. РАСЧЕТ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ

Генератор приводится во вращение от регулируемого привода с постоянной частотой вращения n = 250 об/мин и имеет следующие исходные данные:

1. активная мощность P = 5000 Вт;

2. напряжение на выходе U = 220 В;