3.13. Расчет башни на прочность
Исходные данные:
Проведем расчет башни ВЭУ малой мощности при следующих исходных данных:
- мощность ветродвигателя N=1000 Вт;
- диаметр ветроколеса D=5 м;
-число лопастей i=3;
-высота препятствий h=2м;
-диаметр болтов dболт=20 мм=0.02 м;
-предельно допустимые напряжения для стали болтов (сталь 20) [σ]=400 МПа.
Сила лобового давления на колесо при расчетной скорости ветра Ррасч=238 Н;
Остальные данные возьмем из предыдущих расчетов.
Высота башни
Принимаем, что расстояние от от верхушки препятствий до нижней точки окружности, ометаемой поверхности с=1м. При заданных высоте препятствия h=2м и высоте ветроколеса 4м. имеем для высоты башни:
H=h+c+R=2+1+4=7 м. (5.16)
Изгибающий момент, действующий на башню относительно ее основания и создаваемый силой лобового давления на работающее ветроколесо, при расчетной скорости находим:
(5.17)
Силу лобового давления на ветроколесо при предельно допустимой скорости ветра рассчитываем по формуле:
(5.18)
Изгибающий момент от силы лобового давления на ветроколесо в момент предельно допустимой скорости ветра определяем по:
(5.19)
Осевой момент сопротивления изгибу сечения болтов башни относительно оси изгиба составляет
(5.20)
(5.21)
Сравнение с максимально допустимыми напряжениями.
Запас по прочности
(5.22)
Для цилиндрической
башни при отношении внутреннего и
наружного диаметров трубы α=0.9 задаем
необходимый запас прочности 
.
Допустимое напряжение в сечении трубы
[σ]доп=[σ]/
=40
МПа. (5.23)
Изгибающий момент во время бури для цилиндрической башни
Мизг=8663.2 Н*м.
Определяем диаметр трубы ветродвигателя:
Принимаем
по справочным данным по стандатрным
трубам диаметром Dтр=160
мм. Толщина стенки δ=10 мм. Тогда 
что близко к заданному значению α=0.9.
Напряжение в сечениях болтов фланца трубы. Диаметр фланца
(5.25)
Принимаем
Площадь сечения одного болта
(5.26)
Момент сопротивления сечения болтов на фланце трубы относительно оси изгиба:
(5.27)
Напряжение в сечениях болтов фланца цилиндрической трубки:
(5.28)
Запас прочности:
(5.29)
Запас прочности достаточен для того чтобы башня могла выдержать шквал при скорости ветра 25 м/с.
4. Охрана труда
4.1 Проблемы охраны труда в машиностроении
В неудовлетворительных условиях по данным государственной статистики работают более 21% от общего числа работающих в производственном секторе экономики. Наметилась тенденция ежегодного роста числа работающих в таких условиях.
Ежегодно на производстве травмируются более 100 тыс. человек, в том числе погибают более 5 тыс., около 15 тыс. становятся инвалидами по трудовому увечью и профзаболеванию.
При этом необходимо отметить, что список профессиональных болезней в российском законодательстве искусственно сокращен (вопреки стандартам МОТ и ВОЗ). Чтобы снизить хоть в какой-то мере уровень заболеваний, порядка 40% работников в стране получают компенсации за работу во вредных и опасных условиях труда. Расходы на эти выплаты и льготные пенсии в 1,5 раза превышают средства, расходуемые на мероприятия по охране труда.