风车自动深井抽水系统.docx

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风车自动深井抽水系统

毕业设计

风能自动深井抽水系统

学生：

孙永灿

专业班级：

08机电一体化

指导老师：

林明江

日期2011年05月

第一章风能抽水系统设计概述

1.1课题研究的目的意义

风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。

“不用机器不用电，风车一转水到田。

”研究风力提灌系统不失为一种提高绿色能源利用率的有效途径。

风能与其他能源相比有着明显的优点：

储量巨大，可以再生，分布广泛，没有污染。

风能和阳光一样，是取之不尽、用之不竭的可再生能源；风力发电不会出现燃料不足的问题，不会产生辐射或二氧化碳，也就不会产生空气污染。

因此，合理利用风能既可减少环境污染，又可减轻能源短缺的压力。

1.2本课题国内外研究的历史和现状

1885年的时候，美国康涅狄格洲一个叫丹尼尔.霍尔的机械师应一个旅行推销员的要求发明一个风车来抽水和用于其他用途。

他的风车第一次证明了风车能够不需要人为注意就能改变风的方向并且控制风轮的速度，这样以来就不会在频繁的暴风中因转动太快而毁坏。

霍尔的公司，U.S.WindEngine&PumpCo.后来在一段时期内成为美国最大的风车制造厂商。

通过大量的科学测试，现代风车的时代到来了。

涌现了许多较新的风车设计，但很快它们就在市场上消失了。

由于市场的实际需要，厂商不断推出新的改良风车。

传统的美国风车在技术已经达到了完美。

2004年已迎来美国第一台商用自控风车发明150年的周年纪念。

1.3课题研究的目标

利用风能提供机械动力取水灌田，不用电、不耗油，节能环保，且风车性能稳定，安全自保，提高了使用寿命,还能够美化环境。

1.4课题研究的基本内容

风力机主要由风能接收装置、控制机构、传动、支承等组成，可分为水平轴结构和垂直轴结构两类。

以风轮为接受装置的常规风力机，按转轴和气流的方向分水平轴式（转轴平行于气流）、侧风水平轴式（转轴平行地面，垂直气流）和垂直轴风轮（转轴同时垂直于地面和气流方向）。

我们主要是围绕着怎样提高效率，怎样保证安全运行，怎样满足各种需要，进行着试验和研究，特别是在提高风车效率方面进行研究。

第二章方案拟定

2.1方案1：

外框形式：

骨架式

使活塞做上下伸缩运动的传动件:

采用偏心轮并加以弹簧圈与之拟合

2.2方案2：

外框形式：

圆筒式

使活塞做上下伸缩运动的传动件:

采用曲轴机构

2.3方案选择：

一致选择方案二，具体情况如下：

2.3.1主体外框选择

圆筒式，并将圆筒两侧切除，形成一个闭合的框体，原因：

组装方便、占用空间小、美观

2.3.2使活塞做上下伸缩运动的传动件

采用曲轴机构，原因:

曲轴可以两端固定，稳定性较偏心轮好。

而且从零件生产的工艺方面来讲，曲轴较偏心轮易制造。

2.3.2其它零件

旋叶采用三叶式动力元件，抽水泵泵体采用单泵开式系统，其他的如：

轴承、螺母、连接件、活塞，均采用标准件

第三章各零件的材料说明

3.1轴套：

作用：

装配固定轴芯

材料：

不锈钢

牌号：

430

主要特性：

430不锈钢是具有良好的耐腐蚀性能和通用钢种，导热性能比奥氏体好，热膨胀系数比奥氏体小，耐热疲劳，添加稳定化元素钛，焊缝部位机械性能好。

3.2抽水桶：

作用：

抽水各个零件装配外框

材料：

不锈钢

牌号：

0Cr19Ni9N

主要特性：

0Cr19Ni9N在牌号0Cr19Ni9上加N，强度提高，塑性不降低。

使材料的厚度减少。

作为结构用强度部件。

3.3杆1：

作用：

连接风车和轴芯

材料：

奥氏体组织的不锈钢

牌号：

301

主要特性：

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

3.4轴芯：

作用：

固定传动的方向

材料：

奥氏体组织的不锈钢

牌号：

301

主要特性：

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

3.5杆2：

作用：

连接轴芯和薄板

材料：

奥氏体组织的不锈钢

牌号：

301

主要特性：

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

3.6薄板：

作用：

连接轴芯和活塞

材料：

奥氏体组织的不锈钢

牌号：

301

主要特性：

奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。

3.7活塞：

作用：

抽压

材料：

丁腈橡胶

牌号:

NBR

主要特性:

耐油、耐热性好，阻尼较大，与金属的粘合性也好。

常用作动力机械和工作机械的隔振器。

3.8弹簧盖1：

作用：

顶住出水口

材料：

铁素体不锈钢

牌号:

35

主要特性:

导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

3.9弹簧盖2：

作用：

顶住进水口

材料：

铁素体不锈钢

牌号:

35

主要特性:

导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

3.10外框：

作用：

装配各个零件的框架

材料：

灰铸铁

牌号:

HT200

主要特性:

灰铸铁的抗压强度一般比抗拉强度高出三四倍 ，这是灰铸铁的一种特性。

3.11弹簧1：

作用：

顶住弹簧盖1

材料：

合金弹簧钢

牌号:

60Si2CrVA55CrMnA

主要特性:

合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比

。

3.12弹簧2：

作用：

顶住弹簧片

材料：

合金弹簧钢

牌号:

60Si2CrVA55CrMnA

主要特性:

合金弹簧钢中的主要合金元素是硅和锰，他们可以增强钢的淬透性和屈强比。

3.13螺栓螺母1：

作用：

固定轴套

材料：

低碳钢

牌号:

GB705

尺寸：

直径20mm、长40mm

3.14螺栓螺母2：

作用：

固定轴套

材料：

低碳钢

牌号:

GB705

尺寸：

直径10mm、长16mm

3.15曲轴：

作用：

使活塞能够产生上下伸缩运动的传动机构

材料：

优质碳素结构钢

牌号:

35

主要特征:

强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。

冷态下可局部镦粗和拉丝。

淬透性低，正火或调质后使用

3.16上筒：

作用：

曲轴与尾翼的固定装置

材料：

低合金高强度结构钢

牌号:

Q420

主要特性:

强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能

3.17销：

作用：

旋叶与曲轴之间的固定件

材料：

牌号:

30Mn

主要特征:

与30钢相比具有较高的强度和淬透性。

冷变形时塑性好，焊接性中等，可切削性良好。

3.18旋叶:

作用：

风车抽水系统的动力元件

材料：

酚醛模塑料

类别与品级:

通用（A）|PF2A6

特征性能与用途:

通用，提高了冲击强度，用于制造低压电器和仪表的绝缘结构件

3.19旋帽：

作用：

固定旋叶

材料：

酚醛模塑料

类别与品级:

通用（A）|PF2A1

特征性能与用途:

通用，用于制造日常生活用品

3.20轴承：

作用：

零件的定位于转动元件

材料：

低合金高强度结构钢

牌号:

Q460

主要特性:

强度最高，在正火，正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能，全部用铝补充脱氧，质量等级为C、D、E级，可保证钢的良好韧性

3.21连接件：

作用：

曲轴与杆1的连接

材料：

优质碳素结构钢

牌号:

40

主要特征:

强度较高．可切削性良好，冷变形能力中等，焊接性差，无回火脆性，淬透性低，水淬时易生裂纹，多在调质或正火态使用，两者综合性能相近，表面淬火后可用于制造承受较大应力件

第四章参考文献

4.1参考文献

4.1.1张宏友主编《液压与气动技术》第三版，2009年三月，大连理工出版社

4.1.2杂志：

《传动技术》【作者】：

刘鹄然题名】：

齿轮偏载的理论基础【年,卷（期）,起止页码】：

1995年03期

4.1.3（日）严登丰译：

《水泵手册》，第1版，北京，水利电力出版社，1983年

4.1.4李世英编著：

《喷灌喷头理论与设计》，第1版，北京，兵器工业出版社，1995年

4.1.5温秉权编著《金属材料手册》电子工业出版社2009年06月

4.1.6皮积瑞解广润主编：

《机电排灌设计手册》第2版，北京，水利电力出版社，1992年

4.1.7成大先主编《机械设计手册》（第5版）（第1卷）

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