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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告要求
開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題；
2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò)；
3. 開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專(zhuān)業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
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一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域
機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、CAD
2、論文研究的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
能源是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，由于世界人口增長(zhǎng)，工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的飛速發(fā)展，導(dǎo)致資源減少，從而能源枯竭問(wèn)題已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。現(xiàn)如今風(fēng)能具有資源豐富性能并且是清潔能源，風(fēng)資源已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)競(jìng)相發(fā)展新 型能源，我國(guó)的風(fēng)力資源開(kāi)發(fā)和拓展更是在短時(shí)間內(nèi)得到迅猛發(fā)展。目前，風(fēng)能主要是用在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。
風(fēng)能作為可大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的可再生新型清潔能源之一，不需要較高的成本、可以一定程度上解決燃煤、燃油的環(huán)境污染問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電不消耗燃料，無(wú)三廢處理問(wèn)題，可以降低因?yàn)檫^(guò)量的排放 CO2 等氣體所造成的溫室效應(yīng)，不存在核電放射性廢
料對(duì)人類(lèi)的威脅在技術(shù)研究、裝備制造及零部件配套等方面都得到了迅速的發(fā)展。3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是依靠自然界中的無(wú)窮無(wú)盡的風(fēng)資源工作的，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)是由各種相互作用的部件和子系統(tǒng) 組成 的，其設(shè)計(jì)技術(shù)涉及轉(zhuǎn)子氣動(dòng)力 學(xué)、控 制系 統(tǒng) 、機(jī)械 系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等廣泛領(lǐng)域。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作環(huán)境很復(fù)雜 ，它 處在地球附面層形成的剪切風(fēng)、陣風(fēng)之中，加上運(yùn)行中產(chǎn)生的慣 性力、氣 動(dòng)力等，這使得風(fēng)機(jī)的葉片及塔架受力后振動(dòng)等問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，必須考慮其動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是涉及多方面因素的綜合性問(wèn)題，包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué) 、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等方面。
隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，現(xiàn)代工程建設(shè)質(zhì)量的提高，我們對(duì)混凝土綜合性能 的要求也越來(lái)越高，混凝土攪拌機(jī)作為其生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工藝，直接影響著混凝土的攬拌質(zhì)量及生產(chǎn)效率。進(jìn)入 21 世紀(jì) 90 后，隨著市場(chǎng)對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)要求的不斷提高及建筑行業(yè)的高速發(fā)展，混凝土攪拌設(shè)備迎來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇。攪拌機(jī)的種類(lèi)、 型號(hào)日益完善，攪拌性能及可靠性日益提高，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家在原有機(jī)型的基礎(chǔ)上，對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行不斷地研究改進(jìn)：通過(guò)對(duì)攪拌過(guò)程中攪拌葉片、攪拌臂和攪拌軸的受力分析，優(yōu)化轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接形式，提 高傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與攪拌軸融合效果，消除攪拌軸錯(cuò)位和 重負(fù)載。
國(guó)外先進(jìn)的混凝土生產(chǎn)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、配合比選擇調(diào)整、電子計(jì)算機(jī)屏幕監(jiān)控、含水率測(cè)定、稱(chēng)量、攪拌、出料等的全自動(dòng)化控制， 使得攪拌出來(lái)的混凝土料達(dá)到了較高的配合比精度要求，直接保證了生產(chǎn)的混凝 土成品料的質(zhì)量。國(guó)外對(duì)臥軸式攪拌機(jī)的研究起源于對(duì)瀝青混和料拌和抽樣和方法準(zhǔn)確度的分析。試驗(yàn)
結(jié)果認(rèn)為，臥軸式攪拌機(jī)中混和料在兩根軸之間的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)是不規(guī)則的，但是在軸的兩側(cè)物料則圍繞著攪拌器內(nèi)壁在水平面內(nèi)做某種循環(huán)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的程度受到槳葉端面與它們移動(dòng)方向的夾角的影響。目前混凝土攪拌機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：
（1） 高附加價(jià)值化、
（2） 智能化
（3） 系統(tǒng)化。
我國(guó)的混凝土攪拌以及輸送機(jī)械盡管性能有了較大提高，但在可靠性等方面與國(guó)外相比還有不小差距，近年來(lái)許多廠家均選用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)元器件，對(duì)提高我國(guó)混凝土機(jī)械水平起到了非常重要的作用，但在多功能方面還無(wú)法與國(guó)外相比。總之國(guó)內(nèi)企業(yè)只有不斷引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行自主創(chuàng)新并加大研發(fā)力度，國(guó)內(nèi)混凝土機(jī)械才能取得長(zhǎng)足發(fā)展。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
（1） 風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的方案設(shè)計(jì)；
（2） 風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）
（1） 收集風(fēng)力機(jī)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，掌握其風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，熟悉風(fēng)力機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及技術(shù)要求；
（2） 收集與查閱混凝土攪拌機(jī)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解混凝土攪拌機(jī)的分類(lèi)及特點(diǎn)，攪拌機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有混凝土攪拌機(jī)存在的問(wèn)題等；
（3） 擬定風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的總體方案；
（4） 風(fēng)能接收裝置的設(shè)計(jì)；
（5） 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將葉輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)到攪拌機(jī)的攪拌軸上；
（6） 攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)。
（7） 繪制裝配圖及主要零件圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
（1） 一套完整的風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的裝配圖及零件圖；
（2） 一份風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
（3） 一篇外文文獻(xiàn)翻譯。
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題
擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
本課題完成風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)一款以風(fēng)能為驅(qū)動(dòng)力的混凝土攪拌裝置。需要完成對(duì)風(fēng)能接收裝置、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)。本文主要采用傳統(tǒng)的理論力學(xué)計(jì)算方法和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法對(duì)各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。
對(duì)攪拌機(jī)設(shè)計(jì)主要采用的是理論分析 ，攪拌是一個(gè)復(fù)雜動(dòng)態(tài)的過(guò)程，因此在分析某些參數(shù)，如攪拌功率、葉片面積時(shí)，采用了理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)選用：
風(fēng)輪直徑：
葉片材料： 迎風(fēng)方式：
6 米；
鍍鋅鋼板； 上風(fēng)式；
葉片數(shù) ：
葉片翼型： 風(fēng)輪中心高：
12 片；
NACA 型； 10 米；
設(shè)計(jì)風(fēng)速：
6 米/秒；
額定風(fēng)速：
12 米/秒；
工作風(fēng)速范圍：
3~18 米/秒 ；
風(fēng)能利用系數(shù)：
0.36；
攪拌機(jī)的參數(shù)選用：
進(jìn)料容量 500 (L)；出料容量 300 (L)；生產(chǎn)率 12 (m3/h)；
拌筒速度 15 (r/min)；骨料最大顆粒 60 (mm)；額定功率 4 (kw)； 外型尺寸 L×B×H 3000×2900×3600 (mm)；
2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃：
第 1-4 周:根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，收集參考文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告等；
第 5 周:擬定風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的總體方案；
第 6-8 周:風(fēng)能接收裝置的設(shè)計(jì)，主要是葉片、塔架、葉輪轉(zhuǎn)向等設(shè)計(jì)；
第 9-10 周:動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
第 11-12 周:攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，初步確定采用強(qiáng)制式臥式雙軸攪拌方案；
第 13 周:書(shū)寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，翻譯與本設(shè)計(jì)相關(guān)的英文文獻(xiàn)；
第 14 周:準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1] 劉雄.陳嚴(yán).葉枝全. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉總體優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)合形法.太陽(yáng)能學(xué)報(bào), 2011,22(2): 157~161．
[2] 蔣超奇, 嚴(yán)強(qiáng)．水平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的比較研究．上海電力,2017, 2:163~165．
[3] 楊慧杰, 楊文通.小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在國(guó)外的新發(fā)展．電力需求側(cè)管理, 2017,9(2)： 68~70．
[4] 陳嚴(yán), 歐陽(yáng)高飛, 葉枝全. 大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究[J]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào),
2013, 24(5):729-734.
[5] 楊套全.混凝土攪拌機(jī)軸端密封的改進(jìn)[J].建筑機(jī)械化， 2014, (12): 77-80
[6] 楊 軍，秦大同，陳會(huì)濤，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)隨機(jī)風(fēng)速下的載荷特性研究[J].中國(guó)機(jī)械工程， 2011， 22(15):1837-1842.
[7] 王衛(wèi)中.雙臥軸攪拌機(jī)工作裝置的試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)， 2014
[8] 馮忠緒,趙利軍，王衛(wèi)中.雙臥軸攪拌機(jī)單軸攪拌臂的排列形式[J].工程機(jī)械，2017, 38(12)： 68-70
[9] 馮忠緒,王衛(wèi)中，趙利軍等.節(jié)約型攪拌技術(shù)研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)， 2016: 19(6)：118-122
[10] 魏覺(jué). JS 型混凝土攪拌功率計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械， 2011, (5): 7-11
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[13] Ferraris C F. Concrete mixing methods and concrete mixers: State of the art[J]. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 2015, 106(2): 391-399
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Cement and Concrete Research, 2012, (39): 182-194
[15] Alexandre Costa, Antonio Crespo, and Jorge Navarro, et al. A review on the young history of the wind power short-term prediction. Renewable and Sustainable Energy
Reviews, 2012, 12(6):
1725~1744.
[16] Ahmed G. Abo-Khalil, and Dong-Choon Lee. MPPT Control of Wind Generation Systems Based on Estimated Wind Speed Using SVR. IEEE Transactions on
附：文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
1. 混凝土攪拌機(jī)的目的和意義
混凝土攪拌機(jī)是把水泥、砂石骨料和水混合并拌制成混凝土混合料的機(jī)械?；炷翑嚢铏C(jī)廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、建筑、橋梁、港口、機(jī)場(chǎng)等工程中。在“十二五” 期間，我國(guó)要建設(shè)一大批大型煤礦、油田、電站、機(jī)場(chǎng)、港口、高速鐵路等重點(diǎn)工程， 同時(shí)也要進(jìn)行大量的城市道路、城鎮(zhèn)住宅的開(kāi)發(fā)與建設(shè)，這都選要用到大量的混凝土攪拌機(jī)所以現(xiàn)在正式發(fā)展混凝土攪拌機(jī)的大好時(shí)機(jī)。隨著混凝土材料和施工工藝的發(fā)展、相繼出現(xiàn)了許多新型結(jié)構(gòu)的混凝土攪拌機(jī)，如蒸汽加熱式攪拌機(jī)，超臨界轉(zhuǎn)速攪拌機(jī)，聲波攪拌機(jī)和二次攪拌的混凝土攪拌機(jī)等。但經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，混凝土攪拌機(jī)械行業(yè)發(fā)展進(jìn)步依舊面臨著許多問(wèn)題。比如資源問(wèn)題，如今許多混凝土攪拌機(jī)依舊用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，這不可避免的會(huì)在一定程度上造成環(huán)境污染等問(wèn)題，所以研究發(fā)明出各種新型混凝土攪拌機(jī)是我國(guó)混凝土機(jī)械行業(yè)要解決的主要問(wèn)題。還有就是攪拌機(jī)的智能化，智能化是機(jī)械行業(yè)的總體趨勢(shì)，混凝土攪拌機(jī)當(dāng)然也是這樣。
本研究既是對(duì)現(xiàn)有攪拌機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的深入探討，也是進(jìn)一步的技術(shù)提升和創(chuàng)新， 對(duì)今后混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品水平的提高都具有一定的使用價(jià)值。它的重要意義在于利用高新技術(shù)提升混凝土攪拌機(jī)械行業(yè)水平和國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)社工水平以及推動(dòng)攪拌機(jī)設(shè)備性能的全面提高。
2. 攪拌機(jī)的分類(lèi)
（1） 按攪拌原理，主要可分為自落式和強(qiáng)制式兩大類(lèi)，區(qū)別為攪拌葉片和攪拌筒之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的為自落式攪拌機(jī)，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的便為強(qiáng)制式攪拌機(jī)。
自落式攪拌是利用攪拌裝置對(duì)拌筒內(nèi)物料進(jìn)行分割和提升，直到物料與攪拌裝置之間的摩擦力小于使物料下滑的重力分力時(shí)，物料靠自身重力跌落，從而使各部分物料的相互位置不斷進(jìn)行重新分布而拌合均勻。
強(qiáng)制式攪拌是利用旋轉(zhuǎn)的攪拌裝置對(duì)混凝土進(jìn)行剪切、擠壓、翻滾等拌合方 式， 使混凝土在強(qiáng)烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中攪拌均勻。強(qiáng)制式攪拌機(jī)具有攪拌強(qiáng)烈，拌合質(zhì)量好， 生產(chǎn)效率高，適應(yīng)性強(qiáng)，能攪拌塑性、半塑性、干硬性混凝土及砂漿等一系列優(yōu)點(diǎn)。
（2） 按能源供給形式，主要可分為風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)和電能混凝土攪拌機(jī)，風(fēng)能作為可大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的可再生新型清潔能源之一，不需要較高的成本、風(fēng)力發(fā)電不消耗燃料，無(wú)三廢處理問(wèn)題，可以一定程度上解決燃煤、燃油的環(huán)境污染問(wèn)題，，可以降低因?yàn)檫^(guò)量的排放 CO2 等氣體所造成的溫室效應(yīng)。本文主要介紹風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)。
3. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)日趨成熟，成為新能源發(fā)電領(lǐng)域的典范，尤其是隨著風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)的不斷提高和突破，風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)正以驚人的速度在全球擴(kuò)張，成為了人類(lèi)改善能源結(jié)構(gòu)和應(yīng)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的法寶之一。清華大學(xué)劉雄.陳嚴(yán)【1】等人提出了以年能量輸出最大為優(yōu)化目標(biāo) ,使用復(fù)合形法搜索最優(yōu)點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)槳葉總體優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，肩負(fù)著將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的任務(wù)。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的種類(lèi)較多，但整體上可以劃分為水平軸和垂直軸兩大類(lèi)。上海麟風(fēng)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備公司蔣超奇, 嚴(yán)強(qiáng)【2】對(duì)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了比較,指出垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有設(shè)計(jì)方法先進(jìn)、風(fēng)能利用率高、起動(dòng)風(fēng)速低、基本不產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的一種機(jī)型，其結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行，這也決定了該類(lèi)型機(jī)組需要偏航系統(tǒng)，以減小“對(duì)風(fēng)損失”，提高風(fēng)能利用率 。清華大學(xué)陳嚴(yán), 歐陽(yáng)高飛【4】在大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究提出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)性能分析和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。
與水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究則相對(duì)偏少，理論基礎(chǔ)薄弱。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有 D 型和 S 型兩種類(lèi)型 。S 型屬于阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)， D 型屬于升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。北京工業(yè)大學(xué)楊慧杰, 楊文通【3】指出人類(lèi)利用風(fēng)能已有數(shù)千年歷史,在蒸汽機(jī)發(fā)明以前風(fēng)能曾作為重要的動(dòng)力源,廣泛應(yīng)用于人類(lèi)征服海洋、灌溉農(nóng)田和加工谷物等領(lǐng)域
2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究中存在的問(wèn)題
（1） 變槳距機(jī)組中槳葉與輪轂之間通過(guò)變槳軸承相連，大功率機(jī)組中高達(dá)幾噸的槳葉使變槳軸承承受著巨大的機(jī)械應(yīng)力，尤其是陣風(fēng)情況下的瞬態(tài)載荷，很容易出現(xiàn)疲勞損壞的現(xiàn)象。另外，槳距角的調(diào)節(jié)需要獨(dú)立的控制系統(tǒng)，無(wú)疑增加了系統(tǒng)
的復(fù)雜性，降低了可靠性。而且，維修變槳系統(tǒng)，尤其是變槳軸承，需要拆卸葉片， 得動(dòng)用大型機(jī)械設(shè)備，維修周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。
（2） 槳葉制造工藝和設(shè)計(jì)水平的提高。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大程度上由風(fēng)力發(fā)電機(jī)決定。新型材料（如玻璃纖維復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料等） 的推出和制造工藝的改進(jìn)，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大大減小?？諝鈩?dòng)力學(xué)理論的完善和相關(guān)計(jì)算和設(shè)計(jì)軟件的成熟，使得設(shè)計(jì)出新型高性能槳葉成為
可能。
（3） 風(fēng)速預(yù)測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。通過(guò)提前控制能避免在大風(fēng)和陣風(fēng)的時(shí)候出現(xiàn)功 率過(guò)載，減小瞬態(tài)載荷，確保機(jī)組的安全可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。中國(guó)機(jī)械工程楊 軍，重慶大學(xué)秦大同，陳會(huì)濤，等【6】根據(jù)隨機(jī)風(fēng)速模擬方法、風(fēng)力發(fā)電機(jī)氣動(dòng)載荷計(jì)算方法、發(fā)電機(jī)矢量控制方法和風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電耦合模型,建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在隨機(jī)風(fēng)速下的載荷模型,利用該模型對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)例計(jì)算,得到了風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)隨機(jī)載荷的有效樣本
4. 攪拌機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
（1） 攪拌機(jī)應(yīng)節(jié)能環(huán)保
因水泥生產(chǎn)需要大量燃煤、礦物資源、電能，且要排放大量粉塵、CO2、硫化物和氮化物，引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問(wèn)題。因此，混凝土攪拌機(jī)需增強(qiáng)環(huán)保節(jié)能，降低功耗等。西安公路交通大學(xué)馮忠緒,王衛(wèi)中【9】針對(duì)中國(guó)攪拌技術(shù)落后,資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)狀,進(jìn)行了節(jié)約型攪拌技術(shù)的研究,將機(jī)械工程、建筑材料與施工工藝有機(jī)結(jié)合起來(lái),提出了攪拌機(jī)參數(shù)優(yōu)化、振動(dòng)攪拌技術(shù)及雙排葉片結(jié)構(gòu) 3 種節(jié)約型攪拌技術(shù)。對(duì)常用雙臥軸攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得出了攪拌臂排列及其相位、葉片安裝角、拌筒長(zhǎng)寬比、攪拌線速度等參數(shù)的匹配關(guān)系;基于混凝土結(jié)構(gòu)流變特性,設(shè)計(jì)了深度激振器,將振動(dòng)活化與強(qiáng)制攪拌結(jié)合,明顯地提高了攪拌質(zhì)量和效率;雙排葉片結(jié)構(gòu)較好地解決了攪拌低效區(qū)問(wèn)題,改善了機(jī)構(gòu)與混凝土相互作用的攪拌性能
（2） 攪拌機(jī)的高可靠性
影響攪拌機(jī)可靠性的因素主 要有以下幾個(gè)方面：
1） 襯板和葉片的磨損 攪拌機(jī)工作時(shí)，襯板和葉片在骨料不斷的沖擊和磨削下， 導(dǎo)致材料產(chǎn)生裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終造成材料脫落，使其產(chǎn)生磨損。襯板和葉片磨損后，要進(jìn)行更換，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且浪費(fèi)了不少工作時(shí)間，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行， 根據(jù)襯板和葉片的工況，應(yīng)保證襯板和葉片材料有高的硬度和較高的強(qiáng)度。
2） 密封裝置攪拌機(jī)的軸端是容易發(fā)生應(yīng)力集中的地方，應(yīng)力過(guò)大加快了密封裝置的磨損，潤(rùn)滑裝置供油不足也會(huì)造成密封的磨損。洛陽(yáng)機(jī)械有限公司楊套全【5】
介紹了混凝土攪拌機(jī)軸端密封的兩種主要形式及其缺陷和解決方法,推出了一種改進(jìn)型軸端密封,有效的解決了漏漿問(wèn)題,延長(zhǎng)了密封時(shí)間。
3） 制造工藝 應(yīng)保證關(guān)鍵零部件的加工精度，如攪拌筒體的內(nèi)徑加工精度不高， 則易造成攪拌葉片與襯板的卡料。如密封裝置動(dòng)定間隙越小，潤(rùn)滑油在間隙處產(chǎn)生的阻力越大，但是由于零件加工和裝配的誤差，使密封性能大打折扣。長(zhǎng)安大學(xué)王衛(wèi)中
【7】在對(duì)攪拌機(jī)工作裝置參數(shù)理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)樣機(jī)。應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
的方法，對(duì)工作裝置參數(shù)進(jìn)行了綜合優(yōu)化。因此，改善制造和裝配工藝對(duì)提高攪拌機(jī)的可靠性有十分重要的意義。
（3） 攪拌機(jī)的智能化
智能化是所有機(jī)械發(fā)展的方向，攪拌機(jī)當(dāng) 然也不例外，攪拌機(jī)的智能化主要 有兩個(gè)方面：
1） 控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高。采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制，完成物料的配料、攪拌、卸料生產(chǎn)的自動(dòng)控制和半自動(dòng)控制。控制系統(tǒng)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程和工作情況，能夠及時(shí)解決生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)控制臺(tái)有指示警報(bào)及時(shí)報(bào)警，且能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)供油的潤(rùn)滑系統(tǒng)。攪拌機(jī)控制系統(tǒng)高度自動(dòng)化 能很大的提高生產(chǎn)率，改善攪拌質(zhì)量，
2） 對(duì)不同工況的適應(yīng)能力。 攪拌設(shè)備在攪拌不同配方的混凝土?xí)r， 攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間卻是相同的， 缺乏對(duì)不同工況的感知能力。攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速是重要的作業(yè)參數(shù)，攪拌葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)使物料產(chǎn)生離心力，當(dāng)離心力大于物料與葉片之間的摩擦力或者物料與物料單元之 間的內(nèi)摩擦力時(shí)，物料就會(huì)發(fā)生離析。
綜上所述，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)混凝土攪拌機(jī)的研究，并分析常用風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的特點(diǎn)，確定自己所設(shè)計(jì)的風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)，運(yùn)用 CAD 等軟件把裝配圖及其原理圖繪制出。并進(jìn)行裝置的可實(shí)施性進(jìn)行分析判斷，最終完成本次風(fēng)能混凝土攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
10
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摘 要
本設(shè)計(jì)主要論述的是風(fēng)力攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)旨在利用風(fēng)能直接攪拌代替以往人力或電機(jī)作業(yè)。此構(gòu)思來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，是根據(jù)節(jié)約能源，有效利用環(huán)境和保護(hù)環(huán)境這一主題而提出的新的設(shè)計(jì)構(gòu)想。
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：風(fēng)能接收裝置的設(shè)計(jì)，中間傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，混凝土攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)，以及主要零部件強(qiáng)度計(jì)算等。
該設(shè)計(jì)中風(fēng)能接收裝置采用上風(fēng)、水平軸式布置，NACA翼型，風(fēng)能直接作為機(jī)械動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力傳遞至攪拌機(jī)。中間傳動(dòng)系統(tǒng)采用先增速傳動(dòng)，目的是提高系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，然后再減速傳遞，達(dá)到滾筒要求的轉(zhuǎn)速。攪拌機(jī)采用錐形反轉(zhuǎn)出料式，其中滾筒傳動(dòng)采用齒輪——齒圈傳動(dòng)，料斗升降裝置采用鋼絲繩卷筒作用，卸料方式為傾翻卸料，待混凝土攪拌均勻后反轉(zhuǎn)出料。并在原有的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了必要的調(diào)速、制動(dòng)裝置，即通過(guò)錐齒輪改變機(jī)頭方向，在需要的時(shí)候垂直或平行于風(fēng)向，以使?jié)L筒轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。
該設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)是節(jié)能、環(huán)保。并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝便利，移動(dòng)方便，投資少，建設(shè)快，對(duì)建筑施工有極其重要的意義。
關(guān)鍵詞：風(fēng)力攪拌；混凝土；節(jié)能；環(huán)保
ABSTRACT
This design mainly discusses the contracture of the wind power mixer, and the aim of the design is using the mixing of the wind power to displace manual labor and electrical work. This idea comes from the practical working, designing the new idea with the theme of saving energy, utilizing environment and protecting environment effectively.
The main content of this design includes the design of wind power receiver device, the design of middle transmission system, the design of concrete mixer, the analysis of the main assemblies and the force calculation.
In this design, the wind power receiver device adopts windward, horizontal axial arrangements, NACA wing section and the wind power as mechanical force to transmit the power to mixer through transmission system. The middle transmission system adopts accelerating speed first, the aim is to improve the efficiency of the transmission, and then decelerating the transmission to reach the cylinder’s need. The mixer adopts taper reversing system, the cylinder adopts gear--gear transmission, the system of rising and falling adopts steel cable, discharging materiel with inclination after the concrete is mixed averaged. The design adds the essential speed governor and braking system namely changes the direction of aircraft nose with gear, vertices and parallels with the direction of wind in order to keep the stability of the cylinder.
The most important feature of the design is to save energy and protect the environment. The structure is simple, easy to disassemble, easy to move, less investment and faster construction, which is of great significance to construction.
Key words：Wind stirring; concrete; energy saving; environmental protection
II
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目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 風(fēng)能概述 1
1.2 混凝土攪拌機(jī)概況 5
2 風(fēng)力攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)方案 8
2.1 風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)方案比較 8
2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案比較 9
2.3 混凝土攪拌機(jī)的選用 10
3 基本參數(shù)的確定 11
3.1 風(fēng)力機(jī)參數(shù)選用 11
3.2 攪拌機(jī)的參數(shù)選用 14
4 風(fēng)力攪拌機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 19
4.1 風(fēng)輪的設(shè)計(jì) 19
4.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 20
4.3 攪拌機(jī)的設(shè)計(jì) 21
5 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
5.1 軸的剛度驗(yàn)算 23
5.2 軸承壽命計(jì)算 27
6 攪拌機(jī)的安裝和使用 28
6.1 攪拌機(jī)的安裝 28
6.2 混凝土攪拌機(jī)的使用 29
結(jié)論 30
參考文獻(xiàn) 31
附錄1：外文翻譯 32
附錄2：外文原文 35
致謝
X
1 緒論
在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了資源枯竭與環(huán)境惡化等問(wèn)題，人們認(rèn)識(shí)到環(huán)境對(duì)制約著人類(lèi)的發(fā)展。因此，走可持續(xù)發(fā)展的道路已經(jīng)成為國(guó)際公認(rèn)的發(fā)展目標(biāo)。中國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展對(duì)全人類(lèi)的發(fā)展都具有重要的意義。
越來(lái)越多的數(shù)據(jù)表明，作為世界上主要能源的化石燃料的長(zhǎng)期使用已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p害了環(huán)境，并造成全球氣候的變暖。當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)是，化石燃料也是一種不可持續(xù)的能源，也并不可能無(wú)限使用。也就不可避免的在將來(lái)采取替代的能源供應(yīng)方法采用新型能源，我們必須要對(duì)可持續(xù)的新型能源的開(kāi)發(fā)與研究進(jìn)行大量的投資，才能實(shí)現(xiàn)可循環(huán)能源的大規(guī)模使用。
經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基本條件是環(huán)境保護(hù)和能源供應(yīng)。21世紀(jì)我們用的能源是什么？從能源的角度來(lái)看，有許多專(zhuān)家和機(jī)構(gòu)分析表明，我們只有優(yōu)先發(fā)展可再生能源，下個(gè)世紀(jì)我們才會(huì)不因?yàn)槿狈δ茉炊鴮?dǎo)致全球能源危機(jī)【1】。從環(huán)保角度說(shuō)，能源消耗所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題是清晰可見(jiàn)的，在過(guò)去20年，全世界能源消耗增長(zhǎng)了50％，再往后的五年，全球的能源消耗還將增長(zhǎng)50％到100％，由此排放的能造成溫室效應(yīng)的氣體將會(huì)增加45％到90％，這會(huì)造成很?chē)?yán)重的后果，而我國(guó)目前同樣面臨著資源、能源和環(huán)境的壓力【2】。
著眼現(xiàn)實(shí)，風(fēng)能對(duì)于農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)來(lái)說(shuō)，使他們?nèi)粘Ｉ钏枘茉吹闹匾揽?。?duì)大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，需要因地制宜地開(kāi)發(fā)與發(fā)展新能源。中國(guó)一個(gè)是人口眾多的發(fā)展中國(guó)家，能源問(wèn)題十分顯著，我們更需要合理開(kāi)發(fā)與利用新能源和可再生能源來(lái)彌補(bǔ)常規(guī)能源的不足。毫不夸張地說(shuō)，新能源將在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
1．1 風(fēng)能概述
1.1.1 風(fēng)的來(lái)源
氣體流動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能即是風(fēng)能。風(fēng)能是由于太陽(yáng)輻射不均勻，導(dǎo)致地球表面加熱不均勻，使大氣壓力分布也不均勻，從而產(chǎn)生的氣體流動(dòng)。風(fēng)能利用的意思主要是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成其它形式必須電能、機(jī)械能等能量。空氣的水平運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)，由于地球的緯度受到太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的不同，從而產(chǎn)生的空氣運(yùn)動(dòng)。低緯度的地區(qū)因?yàn)樘?yáng)高度角更大，所以日照時(shí)間更長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度更強(qiáng)，導(dǎo)致大氣和地面接受的熱量較多，溫度較高；在高緯度的地區(qū)由于太陽(yáng)高度角小，所以日照時(shí)間短，導(dǎo)致大氣和地面接受的熱量少，溫度較低【3】。因此南北氣壓的不同梯度是由于緯度的高低所產(chǎn)生的溫差導(dǎo)致的?？諝馑竭\(yùn)動(dòng)，風(fēng)應(yīng)沿水平壓力梯度方向吹，即從高壓到低壓垂直于等壓線。大氣的真實(shí)運(yùn)動(dòng)還受到一種叫做地轉(zhuǎn)力的影響。事實(shí)上，地面風(fēng)不僅僅受到這兩種力的影響，還在在一定程度上受到海洋與地形的影響，它們也可以改變氣流運(yùn)動(dòng)的方向，也可以使風(fēng)速，丘陵、山區(qū)摩擦大使風(fēng)速減小，孤立的山峰由于高空風(fēng)速增大。風(fēng)也有很多種類(lèi)型。比如季風(fēng)、海風(fēng)、陸風(fēng)等。季風(fēng)的形成時(shí)由于不同的季節(jié)海陸的溫差所帶來(lái)的不同影響。海風(fēng)與陸風(fēng)的形成時(shí)由于白天是陸地溫度更高導(dǎo)致高層風(fēng)從大陸吹向海洋，地層風(fēng)從海洋吹向大陸。海風(fēng)即為夜間時(shí)還用溫度高所形成的相反的風(fēng)向。
1.1.2 風(fēng)能簡(jiǎn)介
風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它具有做功的能力是一種很有開(kāi)發(fā)價(jià)值的潔凈的可再生的又可就地取用的自然能源。公元前的時(shí)候人們就已經(jīng)開(kāi)始利用風(fēng)能了，但幾千年來(lái)，由于人們并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到風(fēng)能的重要性，導(dǎo)致風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢。但由于1973年世界石油危機(jī)，人們認(rèn)識(shí)到常規(guī)能源的不足，風(fēng)能作為新能源的一部分，越來(lái)越受到人們的重視。風(fēng)能是一種可再生且無(wú)污染的新型能源，具有非常大地發(fā)展?jié)摿Γ貏e是對(duì)于一些沿海城市、海島和一些交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)、地廣人稀的草原牧場(chǎng)等地區(qū)，作為解決人們生產(chǎn)生活能源的一種可靠途徑，具有十分重要的意義【4】。目前即使在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，分能也越來(lái)越受到人們的重視。
空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能即為風(fēng)能。大風(fēng)具有著很大的能量 ，如果我們可以充分利用起來(lái)，對(duì)我們的生產(chǎn)生活都會(huì)有很大的幫助。風(fēng)速為20m / s的9級(jí)風(fēng)，吹在物體表面的力，可達(dá)到50公斤/平方米面積。臺(tái)風(fēng)的速度竟然可達(dá)到50 甚至60m / s，它對(duì)物體竟然可以產(chǎn)生超過(guò)200公斤沒(méi)平方米的壓力。在海邊生活或者去沿海城市旅游的時(shí)候，會(huì)看到?jīng)坝康暮＠?，有風(fēng)引起的海浪會(huì)對(duì)海岸有很大程度的影響，它的壓力可高達(dá)30t每平方米。風(fēng)不僅可以產(chǎn)生能量，它也在自然界中扮演著很重要的角色。它可形成風(fēng)海流，造成沙漠，使山巖發(fā)生侵蝕，強(qiáng)大的空氣流還可以在地面輸送水分，來(lái)影響氣候，造成旱季和雨季。有數(shù)據(jù)表明，風(fēng)中含有的能量，超過(guò)了目前為止人類(lèi)所能控制的所有能量。由此可見(jiàn)，風(fēng)能作為新型能源，對(duì)我們的發(fā)展會(huì)有多么重要的作用。
我國(guó)季風(fēng)強(qiáng)盛。風(fēng)能總儲(chǔ)量每年17億kw，目前也可開(kāi)發(fā)1.7億kw左右。。每個(gè)區(qū)域的風(fēng)所提供的能量主要取決于該區(qū)域的風(fēng)持續(xù)時(shí)間與風(fēng)力強(qiáng)度的多少。所以在研究本課題之前要了解風(fēng)的一些特性，比如風(fēng)速、風(fēng)級(jí)、風(fēng)能密度等。
風(fēng)力等級(jí)
如下表所示，世界氣象組織將風(fēng)力分成十三個(gè)等級(jí)，在沒(méi)有風(fēng)速計(jì)的時(shí)侯可以根據(jù)它來(lái)粗略估算風(fēng)速。
表1.1 氣象風(fēng)力等級(jí)表
級(jí)別
風(fēng)速 [m/s]
陸地
?海洋
浪高[m]
0
小于0.3
靜煙直上
?無(wú)
?0
1
0.3-0.6
煙能表示風(fēng)向，但風(fēng)標(biāo)不能轉(zhuǎn)動(dòng)
出現(xiàn)魚(yú)鱗似的微波，但不構(gòu)成浪
0.1
2
1.6-3.4
人的臉部感到有風(fēng)，樹(shù)葉微響，風(fēng)標(biāo)能轉(zhuǎn)動(dòng)
小波浪清晰，出現(xiàn)浪花，但并 不翻滾
0.2
3
3.4-5.5
樹(shù)葉和細(xì)樹(shù)枝搖動(dòng)不息，旌旗展開(kāi)
小波浪增加，浪花開(kāi)始翻滾， 水泡透明看起來(lái)像玻璃，并且到處出現(xiàn)白浪
0.6
4
5.5-8.0
沙塵風(fēng)揚(yáng)，紙片飄起，小樹(shù)枝搖動(dòng)
小波浪增長(zhǎng)，白浪增多
1
5
8.0-10.8
有樹(shù)葉的灌木搖動(dòng)，池塘內(nèi)的水面起小波浪
波浪中等，浪延伸更清楚，白 浪更多（有時(shí)出現(xiàn)飛沫）
2
6
10.8-13.9
大樹(shù)枝搖動(dòng)，電線發(fā)出響聲，舉傘困難
開(kāi)始產(chǎn)生大的波浪，到處呈現(xiàn) 白沫，浪花的范圍更大（飛沫更多）
3
7
13.9-17.2
整個(gè)樹(shù)木搖動(dòng)，人迎風(fēng)行走不便
浪大，浪翻滾，白沫象帶子一 樣隨風(fēng)飄動(dòng)
4
8
17.2-20.8
小的樹(shù)枝折斷，迎風(fēng)行走很困難
海浪越來(lái)越長(zhǎng)，浪花出現(xiàn)在水霧的頂端，泡沫像膠帶一樣在風(fēng)中清晰地飄動(dòng)
5.5
9
20.8-24.5
建筑物有輕微損壞（如煙囪倒塌，瓦片飛出）
有很大的波浪，氣泡被厚厚的皮帶隨風(fēng)移動(dòng)，波浪向前，翻滾，倒卷，泡沫擋住了視線
7
10
24.5-28.5
陸上少見(jiàn)，可使樹(shù)木連根拔起或?qū)⒔ㄖ飮?yán)重?fù)p壞
海浪得變更長(zhǎng)，形成更大的波浪，大片的泡沫像白色的緞帶在風(fēng)中飄動(dòng)，整個(gè)大海都是白色的，波浪翻滾
9
續(xù)表1.1 氣象風(fēng)力等級(jí)表
11
28.5-32.7
陸上很少見(jiàn)，有則必引起嚴(yán)重破壞
海浪很高(中小型船只有時(shí)被海浪遮住，看不到)，海水被隨風(fēng)流動(dòng)的氣泡覆蓋。
11.5
12
32.7以上
破壞極大?
空氣中充滿水泡與飛沫，視野變成一片白色，基本看不清東西。
14
?
風(fēng)能與傳統(tǒng)的化石燃料比較，其優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 能源取之不盡；
（2） 分布于各地，可以自由利用；
（3） 不污染環(huán)境；
（4） 不存在燃料費(fèi)用等；
（5） 不存在燃料費(fèi)用等；
風(fēng)能的缺點(diǎn)是：
（1） 空氣稀薄，能源密度??；
（2） 風(fēng)向時(shí)常變化，不易獲得穩(wěn)定的能量；
（3） 在年平均風(fēng)速較小的地區(qū)，能源成本較高等。
1.1.3 風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的原理
風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪是由輪轂和安裝在輪轂上的槳葉組成，每個(gè)槳葉需要按照槳葉自身軸心線給點(diǎn)的角度按同一旋轉(zhuǎn)方向，即讓每個(gè)葉片的翼弦和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面成一個(gè)角度，這個(gè)角度叫做槳距角。下圖為風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)時(shí)的受力圖
圖1.1 槳葉受力圖
假設(shè)中心距的位置和風(fēng)向相同，當(dāng)速度為的氣流經(jīng)過(guò)風(fēng)輪是，在槳葉Ⅰ和Ⅱ會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)力和。將和分解成垂直氣流方向的分立和以及沿著氣流方向的分力和，其中沿著氣流方向的力為阻力，垂直氣流方向的力為升力。阻力形成對(duì)風(fēng)輪地正面壓力，升力對(duì)風(fēng)輪中心軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，進(jìn)而讓風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
1.1.4 風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的組成和分類(lèi)
風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為風(fēng)力機(jī)，是風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或動(dòng)能的機(jī)械，是風(fēng)能系統(tǒng)中必不可少的、最重要的機(jī)械。它由三大部分組成：風(fēng)能收集裝置、傳動(dòng)系數(shù)，能量輸出系統(tǒng)。
風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)：
1. 按功率分
（1） 微型 1千瓦以下。
（2） 小型 1～10千瓦。
（3） 中型 10～100千瓦。
（4） 大型 100～1000千瓦。
2．按風(fēng)輪軸空間位置分
（1） 水平軸
（2） 垂直軸
3. 按葉片數(shù)量分
（1） 少葉式（或高速風(fēng)力機(jī)） 三葉片及以下。
（2） 多葉式（或慢速風(fēng)力機(jī)） 四葉片以上。
4.按用途分
（1） 直接發(fā)電。
（2） 直接驅(qū)動(dòng)其他機(jī)械
1．2 混凝土攪拌機(jī)概況
1.2.1 簡(jiǎn)介
機(jī)械既是用來(lái)減少人工勞動(dòng)和提高生產(chǎn)力的工具，也是衡量社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的重要標(biāo)志，建筑業(yè)是世界上不可缺少的大工業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。機(jī)械在施工中的使用，可以顯著節(jié)約勞動(dòng)力，減少重體力勞動(dòng)，并可以提高工程質(zhì)量和加快工程進(jìn)度，如一臺(tái)400 l混凝土攪拌機(jī)可以代替數(shù)十人的重拌工作，因此，在施工中，合理使用各種機(jī)械，實(shí)現(xiàn)最大程度的機(jī)械化作業(yè)，是適應(yīng)和加快我國(guó)四化進(jìn)程所必需的。
混凝土是當(dāng)前建筑工程中應(yīng)用非常廣的一種基礎(chǔ)材料，對(duì)我們的經(jīng)濟(jì)，生活中都有很重要的作用。混凝土是以水泥為原材料，把水泥和砂等和水、添加劑按一定比例配合、攪拌而成的物質(zhì)。因近年我國(guó)對(duì)混凝土的需求量越來(lái)越大，導(dǎo)致混凝土機(jī)械技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅速，但有一些在需在現(xiàn)場(chǎng)的攪拌裝置，機(jī)械化程度依然很低，生產(chǎn)效率低，浪費(fèi)許多人力物力，而且占地面積大。因此，許多國(guó)家都改變了這種做法，集中在工廠生產(chǎn)混凝土，把混凝土作為商品提供給施工現(xiàn)場(chǎng)，集中生產(chǎn)混凝土的工廠設(shè)備先進(jìn)，并能及時(shí)向訂貨現(xiàn)場(chǎng)供應(yīng)各種混凝土。
1.2.2 混凝土攪拌機(jī)的工作原理和分類(lèi)
混凝土攪拌機(jī)按攪拌原理可分為自落式和強(qiáng)制式兩大類(lèi)。
自落式和強(qiáng)制式又分很多種類(lèi)型，具體分為以下幾種：
鼓筒式（已被淘汰）
自落式 錐形反轉(zhuǎn)出料式
錐形傾翻出料式 雙錐形
混凝土攪拌機(jī) 梨形
渦漿式
單臥軸式
強(qiáng)制式 雙臥軸式
行星式 定盤(pán)行星式
轉(zhuǎn)盤(pán)行星式
各種混凝土攪拌機(jī)的工作原理與類(lèi)型如下：
1） 錐形反轉(zhuǎn)出料式 在工作過(guò)程中，攪拌機(jī)的攪拌桶中心周線始終處于水平，他的葉片在桶內(nèi)的排列方式成交叉狀，出料端伴有一對(duì)螺旋出料葉片，在攪拌機(jī)正轉(zhuǎn)的時(shí)候，桶內(nèi)交叉的一片一個(gè)將物料提起在讓其下落，同時(shí)另外一個(gè)葉片使物料進(jìn)行軸向移動(dòng)，從而攪拌物料；當(dāng)桶反轉(zhuǎn)時(shí)，葉片迫使混凝土排出機(jī)器。他的應(yīng)用范圍為：普通混凝土、高塑性半干硬性混凝土。
2） 錐形傾翻出料式 他的主要特點(diǎn)是攪拌機(jī)的進(jìn)、出料合為一個(gè)口，攪拌時(shí)錐形攪拌筒具有約15°仰角，出料時(shí)攪拌筒向下旋轉(zhuǎn)50°—60°。這類(lèi)攪拌機(jī)具有生產(chǎn)率高，卸料便捷，速度快，可攪拌大骨料等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍：在混凝土攪拌站作主機(jī)。
3） 立軸強(qiáng)制式（渦漿式） 它是依賴攪拌筒內(nèi)的渦漿式葉片的旋轉(zhuǎn)對(duì)物料進(jìn)行強(qiáng)制攪拌對(duì)，具體過(guò)程為：先對(duì)物料進(jìn)行擠壓、帶動(dòng)物料翻轉(zhuǎn)、最后拋出物料，這種方式具有攪拌均勻、時(shí)間短、密封性好的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍：干硬性混凝土、輕質(zhì)混凝土的攪拌。
4） 臥軸強(qiáng)制式 它結(jié)合餓了自落式和強(qiáng)制式兩種的優(yōu)勢(shì)，即攪拌質(zhì)量好，耗能少，生產(chǎn)率高，能攪拌塑性、干硬性、輕骨料混凝土及各類(lèi)灰漿、砂漿等混合物，是一種多功能的攪拌器械。
5）行星式 他的攪拌能力很強(qiáng)，非常適合對(duì)低水灰比的干混混凝土進(jìn)行攪拌。
1.2.3 攪拌機(jī)的選擇
表1.2 攪拌機(jī)的特點(diǎn)
考慮方面
混凝土特點(diǎn)
攪拌機(jī)選擇
工程量和工期方面
混凝土量大、工期長(zhǎng)
宜選用中型或大型固定混凝土攪拌機(jī)組或攪拌站
混凝土工程量小、工期短
應(yīng)選用小型移動(dòng)式攪拌機(jī)
設(shè)計(jì)的混凝土性質(zhì)
混凝土為塑性或半塑性
宜選用自落式攪拌機(jī)
混凝土為高強(qiáng)、刺目或輕質(zhì)混凝土
宜選用強(qiáng)制攪拌機(jī)
混凝土組成特性和稠度方面
稠度小且骨料粒度大
宜選用容量大的自落式攪拌機(jī)
稠度大而骨料粒度也大
宜選用攪拌筒轉(zhuǎn)速較快的自落式攪拌機(jī)
稠度和骨料粒徑較小
宜選用強(qiáng)制式攪拌機(jī)或中、小容量圓錐形倒排攪拌機(jī)
使用要求方面
攪拌機(jī)的數(shù)量至少等于同時(shí)攪拌的混凝土品種數(shù)，對(duì)同一品種混凝土而標(biāo)號(hào)相差懸殊時(shí)
應(yīng)盡量選用同一規(guī)格型號(hào)的攪拌機(jī)，每組攪拌機(jī)的 布置數(shù)以2～3臺(tái)為宜
風(fēng)力攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2 風(fēng)力攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)方案
2.1 風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)方案比較
風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)總要求是：整機(jī)效率高，操作簡(jiǎn)單，維修方便，安全可靠，價(jià)格便宜。
2.1.1風(fēng)輪設(shè)計(jì)
風(fēng)輪的作用是把空氣流動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)槭癸L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，為了活動(dòng)較佳的機(jī)組性能，在設(shè)計(jì)風(fēng)輪之前要考慮工作機(jī)的特性。一般風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪由若干個(gè)葉片構(gòu)成，葉片的多少視負(fù)載的性質(zhì)決定。由于該設(shè)計(jì)需要較大的起動(dòng)扭矩，所以選擇多葉式風(fēng)輪。另外，多葉式風(fēng)輪還有一大優(yōu)點(diǎn)，起動(dòng)風(fēng)速低，這樣就擴(kuò)大了風(fēng)力機(jī)的使用范圍。
葉片的材料由木質(zhì)、玻璃鋼、尼龍、鍍鋅鋼板、聚乙烯單面復(fù)合片等等，在此，我選用整體澆鑄成型的聚乙烯復(fù)合材料，因?yàn)樗哂辛己玫臋C(jī)械性能，耐腐蝕，比重小，材料利用率高，成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別適合小型風(fēng)力機(jī)。
綜上所述，該設(shè)計(jì)中風(fēng)輪選用聚乙烯復(fù)合材料的多葉式風(fēng)輪。
2.1.2 限速、安全機(jī)構(gòu)
調(diào)速裝置的目的是使風(fēng)力機(jī)在處于高于額定風(fēng)速額的風(fēng)況下運(yùn)行時(shí)不使它的轉(zhuǎn)速和功率超過(guò)太多。安全裝置的作用是當(dāng)風(fēng)速過(guò)大時(shí)，風(fēng)力機(jī)可以停止運(yùn)行來(lái)保護(hù)風(fēng)力機(jī)整機(jī)。
風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和功率是與風(fēng)速成正比的，當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，轉(zhuǎn)速和功率也上升，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定值時(shí)，過(guò)高的轉(zhuǎn)速和超負(fù)荷將影響風(fēng)力機(jī)的壽命甚至造成破壞，因此需要加以控制，使風(fēng)力機(jī)在一定的風(fēng)速范圍，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速基本不變。在我國(guó)研制的風(fēng)力機(jī)所采用的限速方式主要有以下幾種：①風(fēng)輪側(cè)偏式；②風(fēng)輪上仰式；③漿葉變距式；④空氣制動(dòng)式；⑤阻尼式。前兩種方式的機(jī)理都是使風(fēng)輪在高于額定風(fēng)速的情況下改變風(fēng)輪迎風(fēng)面，使它偏離風(fēng)向，從而避免風(fēng)輪的超速運(yùn)轉(zhuǎn)。使風(fēng)輪側(cè)偏的方法很多，例如風(fēng)輪軸側(cè)偏布置，風(fēng)輪一側(cè)安置側(cè)葉等。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，可以通過(guò)變漿距改變?nèi)~片的角度，從而控制風(fēng)輪的功率和轉(zhuǎn)速。采用阻風(fēng)板進(jìn)行空氣制動(dòng)等限速方式在我國(guó)研制的風(fēng)力機(jī)中很少應(yīng)用。利用阻尼器自動(dòng)調(diào)整風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)阻尼。具體調(diào)速方式有四種：（1）機(jī)械彈簧調(diào)節(jié)；（2）側(cè)葉配重調(diào)節(jié)；（3）通過(guò)機(jī)械離心1／3 葉片和副葉片進(jìn)行調(diào)節(jié)；（4）液壓調(diào)節(jié)。除限速裝置外，還設(shè)有特殊的制動(dòng)裝置，保證風(fēng)速過(guò)大事風(fēng)力機(jī)的安全。小型風(fēng)力機(jī)多數(shù)采用報(bào)剎風(fēng)輪軸制動(dòng)的方法時(shí)風(fēng)力機(jī)停止運(yùn)行。
以上五種方案中，變漿距的方法是使葉片旋轉(zhuǎn)而改變受風(fēng)面積，這樣葉片與風(fēng)輪軸不是一體的，其穩(wěn)定性不好，故不采用此方式。后兩種方法因?yàn)榧夹g(shù)要求比較高，使用比較復(fù)雜，所以在現(xiàn)在還很少使用，在該設(shè)計(jì)中，我的設(shè)計(jì)要求是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便的，所以，在以上所說(shuō)四種方案中，我選擇第一種，即通過(guò)風(fēng)輪側(cè)偏改變風(fēng)輪迎風(fēng)方向，從而達(dá)到限速的目的。
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案比較
方案一 只通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)達(dá)到變向、變速的目的。
圖2.1 齒輪傳動(dòng)方案一
方案二 在錐齒輪傳遞的前后均加一對(duì)增速直齒輪。
圖2.2 齒輪傳動(dòng)方案二
方案三 上面加一個(gè)增速齒輪，下面加一個(gè)減速齒輪。
圖2.3 齒輪傳動(dòng)方案三
以上三種方案中，第一種沒(méi)有增速機(jī)構(gòu)，只通過(guò)錐齒輪自身改變轉(zhuǎn)速是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且由于轉(zhuǎn)速慢，傳動(dòng)效率太低，能量損耗大。第三種方案的構(gòu)想是好的，先提高轉(zhuǎn)速，是傳動(dòng)效率加強(qiáng)，但是由于風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速太小，如果下面加減速裝置的話，攪拌筒運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)比較困難，所以只有第二種方案是最合適的，即上下均有增速齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)，這樣才既能保證傳動(dòng)效率，又能保證攪拌機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.3混凝土攪拌機(jī)的選用
目前，攪拌機(jī)的種類(lèi)只有自落式和強(qiáng)制式兩種。
本次設(shè)計(jì)中的動(dòng)力來(lái)源于風(fēng)力機(jī)，因?yàn)槟壳帮L(fēng)能利用技術(shù)還不成熟，風(fēng)能轉(zhuǎn)換率不是很高，即額定功率小，所以要選擇一個(gè)功率消耗少的攪拌機(jī)。另外，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是為了給小型施工獨(dú)立使用的單機(jī)或作為小型工廠用，要求攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，所以選擇自落式攪拌機(jī)更為合理。
3 基本參數(shù)的確定
3.1 風(fēng)力機(jī)參數(shù)選用
表3.1 風(fēng)力機(jī)參數(shù)
名稱(chēng)
參數(shù)
風(fēng)輪直徑
6米
葉片數(shù)
12片
葉片材料
鍍鋅鋼板
葉片翼型
NACA型
迎風(fēng)方式
上風(fēng)式
風(fēng)輪中心高
10米
設(shè)計(jì)風(fēng)速
6米/秒
額定風(fēng)速
12米/秒
工作風(fēng)速范圍
3~18米/秒
風(fēng)能利用系數(shù)
0.36
3.1.1風(fēng)能利用系數(shù)的確定
變?yōu)轱L(fēng)輪機(jī)械能的風(fēng)能與通過(guò)風(fēng)輪漿葉面的風(fēng)能的比值,叫做風(fēng)輪的風(fēng)能利用系數(shù),通常以CP表示。
無(wú)論多么優(yōu)良的風(fēng)輪，也不可能將全部風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，根據(jù)貝茨理論，CP的極限值為0.593，也就是說(shuō)，對(duì)于一個(gè)理想的風(fēng)輪，也只能把59.3%的風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。我國(guó)傳統(tǒng)風(fēng)車(chē)的風(fēng)能利用系數(shù)一般不超0.2，我國(guó)原軟布葉片風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪利用系數(shù)最大值不超過(guò)0.24，但現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)的利用系數(shù)可達(dá)到0.4以上，由于考慮到成本低，重量輕，故雖然采用了最先進(jìn)的NACA翼型，但是最大風(fēng)能利用系數(shù)應(yīng)在0.26≤Cp≤0.4，所以該設(shè)計(jì)取Cp＝0.36。
3.1.2設(shè)計(jì)風(fēng)速的確定
設(shè)計(jì)風(fēng)速是指使風(fēng)輪的功率－轉(zhuǎn)速曲線與攪拌機(jī)功率－轉(zhuǎn)速曲線產(chǎn)生的最佳匹配的風(fēng)速，在此風(fēng)速下風(fēng)輪的風(fēng)能利用的效果最佳。
通常，風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)速應(yīng)等于使用地區(qū)的年平均風(fēng)速，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)是為我國(guó)內(nèi)蒙等內(nèi)陸地區(qū)設(shè)計(jì)的，這些地方大部分屬于Ⅰ－Ⅱ類(lèi)風(fēng)能區(qū)，年平均風(fēng)速為6－7米/秒，因此確定本風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)風(fēng)速為6米/秒。
3.1.3額定風(fēng)速的確定
這里所說(shuō)的額定風(fēng)速就是風(fēng)力機(jī)的調(diào)速風(fēng)速，當(dāng)外界風(fēng)速超過(guò)該風(fēng)速時(shí)，調(diào)速機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，風(fēng)輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以保持功率和轉(zhuǎn)速不再增加。
荷蘭風(fēng)能專(zhuān)家P·T·Sawlders根據(jù)多年的研究經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為：一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速應(yīng)等于當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)速的兩倍。即根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪昶骄L(fēng)速、空氣密度等來(lái)確定風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速。根據(jù)調(diào)查，我國(guó)內(nèi)陸地區(qū)的年平均風(fēng)速在6－7米/秒左右，空氣密度為0.127kg/m3,適合風(fēng)力機(jī)工作的風(fēng)速的小時(shí)數(shù)（3－18米/秒）約占全年小時(shí)數(shù)的50%左右。因此，綜合看來(lái)，風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速定為12米/秒比較合理。
3.1.4 工作風(fēng)速范圍的確定
我國(guó)內(nèi)蒙古地區(qū)是內(nèi)陸風(fēng)能最豐富的地區(qū)，其有效風(fēng)能密度一般超過(guò)200瓦/米2，3－20米/秒風(fēng)速的有效風(fēng)力出現(xiàn)頻率達(dá)70%，全年在6000小時(shí)以上。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)風(fēng)速≥3米/秒時(shí)就有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值，而且如果開(kāi)始工作風(fēng)速太低，也會(huì)給機(jī)組配件帶來(lái)不利影響，所以風(fēng)力機(jī)的工作風(fēng)速定在3－18米/秒。
3.1.5 風(fēng)輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
不同風(fēng)速的空氣流,吹到風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪上的葉輪上,單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)輪漿葉掃掠面的全部風(fēng)能,既風(fēng)能的理論功率為:
N=vF （3-1）
式中 ρ-空氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀況下ρ=0.127kg/m3)；
v—風(fēng)速(m/s)；
F—風(fēng)輪掃掠面積(m2)。
風(fēng)輪的掃掠面積與有如下關(guān)系
F=0.875D （3-2）
式中 D—風(fēng)輪的直徑(m)。
將上面兩式合并得
(kw) （3-3）
由上式可見(jiàn),風(fēng)輪的直徑越大,他的受風(fēng)面積越大,通過(guò)風(fēng)輪的能量也越大。但是,變?yōu)闄C(jī)械功的能量卻只是這能量的一部分。
風(fēng)能利用系數(shù)CP=0.36
則風(fēng)輪的實(shí)際功率
V=6 (m/s) P= CP =0.36=1.346 (kw)
V=9.5(m/s) P= CP =5.342 (kw)
V=12 (m/s) P=0.36=10.767 (kw)
但這并不能誤認(rèn)為是風(fēng)力機(jī)的功率.而風(fēng)能利用系數(shù)和風(fēng)力機(jī)的效率也是截然不同的概念。風(fēng)力機(jī)的效率是風(fēng)力機(jī)輸出的有用效率和風(fēng)輪實(shí)際功率之比,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),μ=0.8
風(fēng)力機(jī)輸出功率
葉片受力情況:
風(fēng)輪葉片有升力型和阻力型兩種,在該設(shè)計(jì)中采用升力型,具體分析見(jiàn)第四章。
阻力 X=CA （3-4）
升力 Y=CA （3-5）
只考慮升力 F升=CA
升力系數(shù)的理論最大值為CL=2sin, 為攻角,即平板與流體相對(duì)速度的夾角。正常情況下,應(yīng)達(dá)到理論值的90%,攻角不應(yīng)超過(guò)250。
則 CL=2sin(0) =1.94
CL實(shí)=1.940.9=1.746
求平均扭矩:取單葉片長(zhǎng)2.5m, L =1.75m, 平面積為0.5m,
則有
T1=F.L=(1.7460.50.127)1.7512=41.9 N·m
T2=F.L=(1.7460.50.127)1.7512=105.06 N·m
T3=(1.7460.50.127)1.7512=167.6 N·m
風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n
n1=P=1.0768=245.4 (r/min) n2=P=4.27=388.1 (r/min)
n3=P=8.6136= 490.8 (r/min)
3.2 攪拌機(jī)的參數(shù)選用
表3.2攪拌機(jī)參數(shù)
名稱(chēng)
參數(shù)
進(jìn)料容量
500 (L)
出料容量
300 (L)
生產(chǎn)率
12 (m3/h)
拌筒速度
15 (r/min)
骨料最大顆粒
60 (mm)
額定功率
4 (kw)
外型尺寸 L×B×H
3000×2900×3600 (mm)
自落式混凝土攪拌機(jī)基本參數(shù)計(jì)算
3.2.1攪拌筒的轉(zhuǎn)速
當(dāng)攪拌筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物料將隨著筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，攪拌桶的轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，轉(zhuǎn)速過(guò)高使，物料會(huì)落在壁桶上不會(huì)落下。但是，攪拌筒的轉(zhuǎn)速也不應(yīng)過(guò)低，過(guò)低則生產(chǎn)率太低。
一般攪拌筒內(nèi)的葉片均為徑向布置。當(dāng)受力情況滿足下式時(shí),物料可自動(dòng)從葉片上落下,產(chǎn)生攪拌作用。
（3-6）
式中: G---料粒的重力;
α---葉片的傾角;
P---離心力;
F---摩擦力;
又知:
（3-7）
F =f Gcosα （3-8）
式中: g ---重力加速度;
γ---料粒距回轉(zhuǎn)中心的距離,取等于攪拌筒的半徑 R,m;
n---攪拌筒轉(zhuǎn)速,r/min;
f---摩擦系數(shù),f取0.6。
將P、F代入上式并簡(jiǎn)化：
（3-9）
在上式中，當(dāng)α略大于30°時(shí)，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速n接近零，這就是說(shuō)，如果讓物料沿著30°角下滑時(shí)，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于零。這一工況當(dāng)然是不好的。因?yàn)樵谶@一工況下，轉(zhuǎn)速低、生產(chǎn)率低、物料的落差H小，攪拌作用差。如果讓物料沿著接近90°角下滑，這時(shí)效果也不好。因?yàn)檫@時(shí)物料的落差也很小，同時(shí)循環(huán)次數(shù)也少，關(guān)于循環(huán)次數(shù)的計(jì)算如下：
在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中常采用α角等于45°，這時(shí)：
則在該設(shè)計(jì)中的攪拌筒的轉(zhuǎn)速為
所已此攪拌筒的轉(zhuǎn)速定為15r/min。
3.2.2 攪拌機(jī)功率
自落式攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其功率主要用于克服物料所產(chǎn)生的阻力矩。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定物料在筒內(nèi)的縱向平行于攪拌筒的縱軸線。根據(jù)這一假設(shè)，可列出計(jì)算物料所產(chǎn)生的阻力矩的公式：
（3-10）
式中：----攪和料的重力，kN；
S----弓形面積S的計(jì)算。
在計(jì)算弓形面積時(shí)，攪和料的體積按出料容量計(jì)算，其容重為2200kg/m3。
在雙錐形攪拌機(jī)中由于兩端為圓錐形，所以在計(jì)算兩端弓形面積和S值時(shí)應(yīng)如圖所示，其中l(wèi)為一變量：
（3-11）
式中：R----錐底的半徑，m；
----角度;
所以在雙錐形攪拌機(jī)中，應(yīng)分別計(jì)算中部圓柱體、兩端兩錐體的S值，然后分別求出阻力矩值。
在求得阻力矩M以后，按下式計(jì)算功率N：
（3-12）
式中：n----攪拌筒轉(zhuǎn)速，r/min ；
----考慮支承裝置的效率，取0.97-0.98。
綜合我的設(shè)計(jì),其中出料容量設(shè)為300L=0.3m3 ,容重 ,其它見(jiàn)圖上標(biāo)示。
假設(shè)兩邊錐形相同
則
即
設(shè)混凝土在攪拌筒中高為
則又
將左右兩邊近似看成錐形
則其體積
錐=2
中間部分體積
柱=
由泰勒公式
（3-13）
可得
即
柱
根據(jù)近似公式 （3-14）
得
柱=
又
得 m
m
根據(jù)材料力學(xué)的形心公式柱體形心
（3-15）
==
錐體形心在距其表面的處
所以有
又
則扭矩
功率
4 風(fēng)力攪拌機(jī)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定
4.1風(fēng)輪的設(shè)計(jì)
4.1.1 風(fēng)輪葉片
通過(guò)實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沖角一定時(shí)，Y值的大小主要取決于薄板的斷面形狀、表面光滑度和其在氣流中的位置。
圖4.1 薄板受力
上圖示出當(dāng)沖角相同時(shí)，在三種不同斷面形狀薄板上產(chǎn)生的升阻力情況。顯然，流線型斷面薄板的升力比平板的升力要大的多。由于飛機(jī)機(jī)翼也是利用上訴原理設(shè)計(jì)的，所以一般把確定其斷面型式的一組通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出得數(shù)據(jù)稱(chēng)為翼型，如常用的美國(guó)NACA系列翼型和蘇聯(lián)?cцepo翼型。風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)目前還沒(méi)有專(zhuān)用翼型，通常是借用飛機(jī)翼型數(shù)據(jù)。另外，每一葉片從根部到尖端需要有一定的扭曲度，使各個(gè)葉片都可以在最佳條件下運(yùn)行。
所以本風(fēng)力機(jī)的葉片選擇NACA翼型。葉片形狀如下圖所示。
圖4.2 NACA翼型 圖4.3 螺旋槳實(shí)圖
4.1.2 機(jī)頭
它是風(fēng)輪、增速箱、尾翼等上部結(jié)構(gòu)的支撐裝置，機(jī)頭整體通過(guò)回轉(zhuǎn)體可以作3600旋轉(zhuǎn)。
4.1.3尾翼
由于自然界產(chǎn)生的風(fēng)的速度和方向隨時(shí)都在變化，應(yīng)使風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪經(jīng)常對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。除了下風(fēng)式風(fēng)力機(jī)外，一般風(fēng)力機(jī)都是利用尾翼來(lái)控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方向。尾翼通常采用鍍鋅鋼板，一般都設(shè)置在風(fēng)輪的尾端，這樣可以減少風(fēng)輪尾流對(duì)它的影響。
4.1.4 塔架
塔架是整個(gè)風(fēng)力機(jī)的支撐裝置。為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，便于搬遷，采用以角鋼為構(gòu)件組成的珩架式結(jié)構(gòu)件為塔架。
4.2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
該風(fēng)力攪拌機(jī)的傳動(dòng)部分分為兩部分:
4.2.1 風(fēng)力機(jī)部分
風(fēng)輪的傳動(dòng)見(jiàn)圖如下所示：
圖4.4 風(fēng)輪的傳動(dòng)圖
從圖中可以看出,風(fēng)輪迎風(fēng)后,風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生扭矩,先增速,在通過(guò)錐齒輪變向、調(diào)速,再增速,將動(dòng)力傳遞給攪拌機(jī),達(dá)到傳動(dòng)、變向、變速的問(wèn)題。
4.2.2 攪拌機(jī)的傳動(dòng)部分
為了提高傳動(dòng)效率,所以風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)部分采用增速裝置,但是由于攪拌筒的轉(zhuǎn)速要求很低,所以需要減速裝置,故在攪拌機(jī)的變速箱采用減速設(shè)置,如下所示:
圖4.5 攪拌機(jī)的傳動(dòng)圖
4.3 攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)
4.3.1 攪拌筒的設(shè)計(jì)
左圖是攪拌筒葉片的示意圖,當(dāng)物料進(jìn)入
攪拌筒,攪拌葉片將將其提起、落下,并
迫使物料軸向竄動(dòng),另有螺旋葉片翻轉(zhuǎn)出
料。
4.3.2 手柄的設(shè)計(jì)
在圖中有兩處用到手柄,均為控制離合器。把操縱桿打到上升位置,離合器合上,兩處表現(xiàn)分別為：風(fēng)力攪拌機(jī)開(kāi)始工作；鋼絲繩開(kāi)支卷動(dòng),吊輪拉動(dòng)料斗進(jìn)料,進(jìn)料完成后,離合器將自動(dòng)脫開(kāi),手柄還原?？刂撇倏v桿,風(fēng)力攪拌機(jī)停止工作；料斗靠本身的自重下落,落地時(shí)將操縱桿打到停止的位置。
5 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 軸的剛度驗(yàn)算
1.軸的彎曲變形的條件和允許值
各類(lèi)軸的撓度和裝齒輪軸承處的傾角應(yīng)小于彎曲剛度的許用值即y≤[Y]；q≤[q],理論上要求滿足[Y]＝(0.01~0.03)mn(其中mn指齒輪的模數(shù))，mn=4 ， [Y]=0.12 ； 在變形部位裝軸承處[q]＝0.0025，裝齒輪處[q]＝0.001
1.軸的彎曲變形計(jì)算
計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度及傾角時(shí)，一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，然后參照機(jī)械工程手冊(cè)中有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可把軸看作是等徑軸，取第三根軸為研究對(duì)象，受力分析如圖所示：
a=100mm, b=172mm, c=128mm，l=400mm
在B處Q x=2Mn/d, Mn=97400N h/nj,
Q x=2×97400×4.27×0.9÷80÷120＝78N Q Y=1/2 Q x=39 N
在C處P x=2Mn’/d, Mn’=97400hN h/nj,
P x=2×97400×4.27×0.98×0.9÷72÷120＝85N P Y=1/2P x=42.5N
E=2.1×10MPa
（1）當(dāng)Q單獨(dú)作用時(shí)，
在B點(diǎn)處有：
yx= Q x·(b+c)·a·[l-( b+c)-a]/6E·I·L
=78×300×100×（400－300－100）/(6×2.1×10×12.56×10 ×400)
＝0.022mm
yy=1/2yx=0.011mm
在C點(diǎn)處有：
yx=Q x·a·c·[l-c-a]/6E·I·L
=78×100×128×（400－128－100）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝0.02mm
yy=1/2yx=0.01mm
在A點(diǎn)軸承處有：
qx=－Q x·(b+c)·[l-( b+c)-3x]/6E·I·L
=－78×300×（400－300－3×0）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝－0.000258（rad）
qy=1/2qx=－0.000129（rad）
在B點(diǎn)處有：
qx= Q x·(b+c)·[l-( b+c)-3x]/6E·I·L
＝Q x·(b+c)·[l-( b+c)-3a]/6E·I·L
=78×300×（400－300－3×100）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝0.000148（rad）
qy=1/2qx=0.000074（rad）
在C點(diǎn)處有：
qx= Q x·a[l-a-3c]/6E·I·L
=78×100×（400－100－3×128）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝0.00012（rad）
qy=1/2qx=0.00006（rad）
在D點(diǎn)處有：
qx= －Q x·a[l-a]/6E·I·L
=－78×100×（400－100）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝－0.000184（rad）
qy=1/2qx=-0.000092（rad）
（2）當(dāng)P單獨(dú)作用時(shí)：
在B點(diǎn)處有，
yx= －P x·c·a·[l-c-a]/6E·I·L
=－85×128×100×（400－128－100）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝－0.022mm
yy=1/2yx=－0.011mm
在C點(diǎn)處有：
yx= －P x·(a+b)·c·[l-c-(a+b)]/6E·I·L
=－85×272×128×（400－128－272）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝－0.0326mm
yy=1/2yx=－0.0163mm
在A點(diǎn)軸承處有：
qx=P x·c·[l-c-3x]/6E·I·L
=85×128×（400－128－3×0）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝0.000246（rad）
qy=1/2qx=0.000123（rad）
在B點(diǎn)處有：
qx=－P x·c·[l-c-3a]/6E·I·L
=－85×128×（400－128－3×100）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝－0.000126（rad）
qy=1/2qx=－0.000063（rad）
在C點(diǎn)處有：
qx=－P x·(a+b)·[l-(a+b)-3c]/6E·I·L
=－85×272×（400－272－3×128）/(6×2.1×10×12.56×10×400)
＝－0.000134（rad）
qy=1/2qx=－0.000067（rad）
在D點(diǎn)處有：
qx=P x·(a+b) [l-(a+b)-0]/6E·I·L
=85×272×（400－272）/(6×2.1×10×12.56×10×400)＝0.000314（rad）
qy=1/2qx=0.000157（rad）
現(xiàn)將所求得的值列表如下：
表5.1撓度傾角計(jì)算表
撓度y（mm）
坐標(biāo)方向
由作用在B點(diǎn)的力產(chǎn)生的撓度
由作用才C點(diǎn)的力產(chǎn)生的撓度
疊加后的撓度
合成后的撓度
計(jì)算值
允許值
Q1
X
0.022
-0.022
0
0
0.12
Y
0.011
-0.011
0
P1
X
0.02
-0.0326
-0.0126
0.014
0.12
Y
0.01
-0.0163
-0.0063
傾角q（rad）
坐標(biāo)方向
由作用在B點(diǎn)的力產(chǎn)生的傾角
由作用才C點(diǎn)的力產(chǎn)生的傾角
疊加后的傾角
合成后的傾角
計(jì)算值
允許值
Q2
X
0.000148
0.00012
0.000268
0.0003
0.001
Y
0.000074
0.00006
0.000134
P2
X
-0.000126
-0.000134
-0.00026
0.00036
0.001
Y
-0.000063
-0.00067
-0.00013
續(xù)表5.1撓度傾角計(jì)算表
傾角q（rad）
坐標(biāo)方向
由作用在A點(diǎn)的力產(chǎn)生的傾角
由作用才D點(diǎn)的力產(chǎn)生的傾角
疊加后的傾角
合成后的傾角
計(jì)算值
允許值
Q3
X
-0.000258
-0.000184
-0.000442
0.0006
0.0025
Y
-0.000129
-0.000092
-0.000221
P3
X
0.000246
0.000314
0.00056
0.00076
0.0025
Y
0.000123
0.000157
0.00005
由此得知，該軸滿足要求。
5.2軸承壽命計(jì)算
由軸承壽命計(jì)算公式可知：Lh=·其中深溝球軸承e＝3，n=720rpm且該軸承主要承受徑向力Fa=0 ； P=fP·（x·Fr+Y·Fa） 因?yàn)檩d荷系數(shù)fP在受中等沖擊或中等慣性力時(shí)取值范圍fP=1.2～1.8，本設(shè)計(jì)中取fP=1.8 ； 因?yàn)镕a=0，查表知x＝1， Y＝0
所以P=1.8×（1×122.94＋0×0）=221.3 N
查設(shè)計(jì)手冊(cè)知對(duì)于61808C深溝球軸承C=33400 N 預(yù)選軸承壽命Lh’=100000h
所以有Lh=·＝·＝8.1×10 h
由此可知該軸承安全。
6 攪拌機(jī)的安裝和使用
6.1 攪拌機(jī)的安裝
6.1.1 安裝
攪拌機(jī)需安放在堅(jiān)實(shí)、平整的場(chǎng)地位置。不同類(lèi)型的JZ型攪拌機(jī)有不同的安裝方法,有的在支腿調(diào)節(jié)件有兩件前后可同時(shí)頂起，支腿每到一個(gè)孔距用插銷(xiāo)插好，再頂起另兩個(gè)支腿;帶一個(gè)安裝調(diào)整裝置，使用時(shí)在地盤(pán)標(biāo)記“↑”位置頂起，并將調(diào)整裝置頂部的圓柱部分，插入底盤(pán)槽鋼孔內(nèi)，支腿每到一個(gè)孔距插銷(xiāo)插好，再將另一端頂起，且不得在一端頂起過(guò)高。有的四個(gè)支腿均裝有螺桿，螺母，可方便地進(jìn)行調(diào)整。有的應(yīng)打混凝土基礎(chǔ)。有的在整機(jī)安裝就位后，將上料架上軌道安裝好，并檢查或連上下限開(kāi)關(guān)。
6.1.2 試運(yùn)轉(zhuǎn)前的檢查的準(zhǔn)備工作
(1)檢查變速箱潤(rùn)滑油位和油質(zhì)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充和更換。
(2)在各潤(rùn)滑點(diǎn)注潤(rùn)滑油。
(3)檢查各個(gè)緊固件的緊固情況，擰緊松動(dòng)件。
(4)檢查鋼絲繩是否緊排在卷筒上，若有松散混亂應(yīng)重新繞好。
(5)接通水路前，應(yīng)先須滿清水的容器，至于水泵附近，將水閥放入容器內(nèi)。
6.1.3 空載試運(yùn)轉(zhuǎn)
(1)開(kāi)動(dòng)風(fēng)力攪拌機(jī)，檢查拌筒旋轉(zhuǎn)方向。
(2)使拌筒作正、反向旋轉(zhuǎn)，每?jī)煞昼娨粋€(gè)循環(huán)，反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)15min，察看風(fēng)力機(jī)，變速箱及拌筒個(gè)部件是否正常，應(yīng)無(wú)異常噪聲及沖擊現(xiàn)象。
(3)操作進(jìn)料斗升、降，檢查升降過(guò)程及上下限為是否可靠。
6.2 混凝土攪拌機(jī)的使用
6.2.1 每次使用前的檢查內(nèi)容
機(jī)器是否平穩(wěn)，支腿是否牢固；水泵供水否正常；拌筒及進(jìn)料級(jí)構(gòu)空運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。
6.2.2 操作注意事項(xiàng)
(1)每次加入拌筒攪拌的物料質(zhì)量不得超過(guò)允許值的10%。
(2)進(jìn)料斗只能在拌筒出料完畢，恢復(fù)正轉(zhuǎn)后方能提升上料。
(3)進(jìn)料斗正常條件下不得下放，出現(xiàn)特殊情況時(shí)下放時(shí)必須帶剎車(chē)且要緩慢下降。
(4)為減少料斗粘料現(xiàn)象，向料斗加料的順序應(yīng)是：石子、水泥、砂或者是砂、水泥、石子。
(5)在上料過(guò)程中要及時(shí)加水，否則會(huì)導(dǎo)致攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)以及塵土飛揚(yáng)
(6)料斗升起后，嚴(yán)謹(jǐn)任何人在都下停留。空斗下放應(yīng)緩慢。
(7)嚴(yán)禁非本機(jī)司機(jī)隨意操作手柄及按鈕。
(8)注意電器安全，防止電器元件、電線受潮及損傷。
(9)停電時(shí)，可利用曲柄搖桿搖動(dòng)皮帶輪，應(yīng)及時(shí)更換和修復(fù)。
6.2.3 使用后維護(hù)保養(yǎng)
(1) 停機(jī)前，應(yīng)放入適量石子和水，攪料3--5min，反轉(zhuǎn)放出，這樣反復(fù)數(shù)次清除半筒內(nèi)的積渣。
(2)清除整機(jī)積灰和粘附的混凝土，