14. Расчет башни на прочность
Исходные данные:
Проведем расчет башни ВЭУ малой мощности при следующих исходных данных:
- мощность ветродвигателя N=5000 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. (14.1)
Изгибающий момент, действующий на башню относительно ее основания и создаваемый силой лобового давления на работающее ветроколесо, при расчетной скорости находим:
(14.2)
Силу лобового давления на ветроколесо при предельно допустимой скорости ветра рассчитываем по формуле:
(14.3)
Изгибающий момент от силы лобового давления на ветроколесо в момент предельно допустимой скорости ветра определяем по:
(14.4)
Осевой момент сопротивления изгибу сечения болтов башни относительно оси изгиба составляет
(14.5)
(14.6)
Сравнение с максимально допустимыми напряжениями.
Запас по прочности
(14.7)
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. (14.8)
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 значениюα=0.9.
Напряжение в сечениях болтов фланца трубы. Диаметр фланца
(14.9)
Принимаем
Площадь сечения одного болта
(14.10)
Момент сопротивления сечения болтов на фланце трубы относительно оси изгиба:
(14.11)
Напряжение в сечениях болтов фланца цилиндрической трубки:
(14.12)
Запас прочности:
(14.13)
Запас прочности достаточен для того чтобы башня могла выдержать шквал при скорости ветра 25 м/с.
15.Электромагнитная муфта
Электромагнитная муфта представляет собою устройство (электромагнитное), которое предназначено для разъединения и соединения двух основных валов или же вала с деталью, свободно сидящей на нём. Электромагнитная муфта имеет весьма широкую сферу применения. Так, используют деталь эту в тепловозах, металлорежущих станках и тому подобных механизмах. Однако, при этом, муфты во всех этих устройствах и механизмах применяются далеко не одинаковые.
|
|
|
Рис.15.1. Электромагнитная муфта |
Различают муфты электромагнитные:
фрикционная электромагнитная муфта (конусная, дисковая);
зубчатая электромагнитная муфта (они традиционно располагаются на торцовых поверхностях муфты и имеют мелкие зубья);
жидкостная (порошковая) электромагнитная муфта (зазор в системе (магнитопроводящей) между частями муфты заполнен жидкой (порошкообразной) смесью с ферримагнитным порошком).
Данная электромагнитная муфта призвана обеспечивать защиту механизмов и устройств от импульсных перегрузок. Также она гарантирует мелкие потери холостого хода. В комплексе это оказывает весьма и весьма положительное влияние на тепловой баланс механизма, а также способствует пуску (быстрому) устройств даже под нагрузкой.