一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮制造技术

本发明专利技术涉及一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮，包括主轴、轴承座、第一大带轮、第一小带轮、长皮带、第二大带轮、挡板、第二小带轮、短皮带、第一叶片、第二叶片、第三叶片和第四叶片；该叶轮叶片在绕轴旋转的同时，也可以有规律的自转来改变叶片的位置，使得风机有较好的自启动性与发电效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮。
技术介绍
能源是人类社会发展进步的动力和保障。近年来，随着全球经济的高速发展，煤炭，石油，天然气等常规能源被快速，大量的消耗，这让人类不仅面对资源日趋枯竭的压力，同时受到了环境不断恶化的威胁。能源和环保已成为当今人类生存和发展急需解决的紧迫问题。风电作为一种清洁环保的新能源，既不消耗有限的煤炭资源，也不会消耗宝贵的地下风资源，更有利于国民经济的可持续发展，在全国各地区大力发展适合具体地区特点的高效可靠的风力发电设备是大有前途的。要实现风力发电的产业化、实用化，要求有高效能的风机产品，能够最大限度的利用风能，这就要求我们研究风力机的性能，提高风机对风能的最大捕获，产生高效率能量转化。目前，风力发电的主要形式是通过风机装置将风能转化为电能，因此设计一种高效、可靠的风机是风能利用的关键技术。风机的造型既要考虑结构也要考虑重量等其它因素。当前风机形式主要有风平轴风机和垂直轴风机两种，叶轮轴线与风向的相对位置平行的为风平轴式叶轮(HAWT)，叶轮轴线与风向的相对位置垂直的为垂直轴式叶轮(VAWT)。同水平轴风电机组相比，垂直轴风电机组具有以下优势：(1)垂直轴式叶轮轴线与来流方向垂直，可以捕获任何方向的风能，结构简单，很适合小型化独立发电。(2)垂直轴风机安装和维护简单，制造工艺简单，造价低，经济性强。(3)垂直轴风机对叶片结构及其强度要求低。(4)垂直轴式叶轮能够在复杂紊流下有效工作，因此更适合于应用在复杂地形的小型风力发电场所，如偏远地区的农村。(5)垂直轴叶轮叶片的尖速比风平轴叶轮的小，这样低转速下气动噪声很小，甚至可以达到静音的效果，有利于环保。目前常见的垂直轴叶轮主要有升力型垂直轴叶轮和阻力型垂直轴叶轮。升力型的主要代表是Darrieus叶轮，阻力型的主要代表是Savonius叶轮。在公开号为US1835018 A的专利技术创造中，公开了一种Darrieus风力叶轮。该叶轮结构简单、升力系数高，但启动性能较差，尤其在低风速下很难启动。在公开号为US1766765 A的专利技术创造中，公开了一种Savonius风力叶轮。该叶轮启动性能好，具有很大的风速利用范围，但随着转子的旋转，其转矩由高到低的变化幅度很大，甚至会下降到接近零的程度，因此具有较低的总效率。同时，田文龙在《机械工程学报》2013年18期的《一种新型垂直轴式风机叶轮的数值仿真》的一文中公开了一种活动叶片型垂直轴风机叶轮，叶轮上安装多个直板型活动叶片,叶片在绕安装轴公转的同时绕自身安装轴自转，但该叶轮的总效率还是较低。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的自启动性差，总效率低的不足，本专利技术提出一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮。技术方案一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮，其特征在于包括主轴、轴承座、第一大带轮、第一小带轮、长皮带、第二大带轮、挡板、第二小带轮、短皮带、第一叶片、第二叶片、第三叶片和第四叶片；挡板为十字型薄板，通过其中心的圆孔固定在主轴上，第一叶片通过在其伸出轴所在的长边上的2个矩形孔中安装轴承及轴承座固连在十字型挡板上的一个边上，第一叶片的边缘端面与挡板边缘端面对齐，第三叶片与第一叶片成90°且关于主轴中心线轴对称安装在十字型挡板的另一个边上；第二叶片通过在其一长边上的2个矩形孔中安装轴承及轴承座固连在十字型挡板上的一个边上，第一叶片的边缘端面与挡板边缘端面对齐，第四叶片与第二叶片成90°且关于主轴中心线轴对称安装在十字型挡板的另一个边上；第一叶片的伸出轴上固连第二大带轮，第三叶片的伸出轴上固连第一大带轮，长皮带连接第一大带轮和第二大带轮；第二叶片的伸出轴上固连第一小带轮，第四叶片的伸出轴上固连第二小带轮，短皮带连接第一小带轮和第二小带轮。所述的主轴为圆柱状。所述的第一叶片、第二叶片、第三叶片、叶片均为矩形薄板，其长边与宽边长度比为2：1。所述的第一大带轮与第二大带轮尺寸结构一致，第一小带轮与第二小带轮结构尺寸一致，且大带轮直径比小带轮大四分之一。第二大带轮的中心距伸出轴端面为0.5倍大带轮半径。第一叶片的伸出轴的直径为第一叶片厚度的0.75倍。两矩形孔的中心位置到叶片宽边的距离为叶片长度的四分之一和四分之三。有益效果本专利技术提出的一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮，该叶轮叶片在绕轴旋转的同时，也可以有规律的自转来改变叶片的位置，使得风机有较好的自启动性与发电效率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图图2叶片示意图图3挡板示意图图4是本专利技术的工作原理图1-主轴；2-轴承座；3第一大带轮；4-第一小带轮；5-长皮带；6-第二大带轮；7-挡板；8-第二小带轮；9-短皮带；10-第一叶片；11-第二叶片；12-第三叶片；13-第四叶片具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：如图1所示，一种带轮传动的垂直轴风机叶轮，主要由主轴1、轴承座2、第一大带轮3、第一小带轮4、长皮带5、第二大带轮6、挡板7、第二小带轮8、短皮带9、第一叶片10、第二叶片11、第三叶片12、第四叶片13组成。主轴1为圆柱状，可绕自身轴线自由旋转，挡板5是一块十字型薄板，几何中心处有一圆孔。十字型薄板与主轴1固连，且与地面保持平行。第一叶片10、第二叶片11、第三叶片12、叶片13均为矩形薄板，其长边与宽边长度比为2：1。四个叶片结构尺寸均一致。在叶片的一个长边上伸出一根细轴，细轴的直径为叶片厚度的0.75倍，叶片伸出轴的一侧挖有两个矩形孔，两矩形孔的中心位置到叶片宽边的距离为叶片长度的四分之一和四分之三。第一叶片10沿十字型挡板一边放置，留出安放轴承的距离为伸出轴半径长，叶片长边平行于十字型挡板的长边，并保证第一叶片10垂直于挡板。第一叶片10的边缘端面与挡板边缘端面对齐。第三叶片12与第一叶片放置方式相似，且第一叶片10与第三叶片13位置关于主轴中心线轴对称，并且第三叶片平行于挡板，同时第三叶片倾倒的方向朝挡板面积大的一侧。与第三叶片12，第一叶片10安装方式一样，第二叶片11和第四叶片13位置也关于主轴中心轴轴对称，并互成90°安装。四个叶片伸出轴处所靠近的挡板长边互不相邻。四个叶片通过在矩形孔中安装轴承及轴承座2固连在十字型挡板上。图1第一大带轮3与第二大带轮6尺寸结构一致，第一小带轮4与第二小带轮8结构尺寸一致，且大带轮直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮，其特征在于包括主轴(1)、轴承座(2)、第一大带轮(3)、第一小带轮(4)、长皮带(5)、第二大带轮(6)、挡板(7)、第二小带轮(8)、短皮带(9)、第一叶片(10)、第二叶片(11)、第三叶片(12)和第四叶片(13)；挡板(7)为十字型薄板，通过其中心的圆孔固定在主轴(1)上，第一叶片(10)通过在其伸出轴所在的长边上的2个矩形孔中安装轴承及轴承座(2)固连在十字型挡板(7)上的一个边上，第一叶片(10)的边缘端面与挡板(7)边缘端面对齐，第三叶片(12)与第一叶片(10)成90°且关于主轴(1)中心线轴对称安装在十字型挡板(7)的另一个边上；第二叶片(11)通过在其一长边上的2个矩形孔中安装轴承及轴承座(2)固连在十字型挡板(7)上的一个边上，第一叶片(10)的边缘端面与挡板(7)边缘端面对齐，第四叶片(13)与第二叶片(11)成90°且关于主轴(1)中心线轴对称安装在十字型挡板(7)的另一个边上；第一叶片(10)的伸出轴上固连第二大带轮(6)，第三叶片(12)的伸出轴上固连第一大带轮(3)，长皮带(5)连接第一大带轮(3)和第二大带轮(6)；第二叶片(11)的伸出轴上固连第一小带轮(4)，第四叶片(12)的伸出轴上固连第二小带轮(8)，短皮带(9)连接第一小带轮(4)和第二小带轮(8)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于带轮传动的垂直轴风机叶轮，其特征在于包括主轴(1)、轴承座(2)、
第一大带轮(3)、第一小带轮(4)、长皮带(5)、第二大带轮(6)、挡板(7)、
第二小带轮(8)、短皮带(9)、第一叶片(10)、第二叶片(11)、第三叶片(12)
和第四叶片(13)；挡板(7)为十字型薄板，通过其中心的圆孔固定在主轴(1)
上，第一叶片(10)通过在其伸出轴所在的长边上的2个矩形孔中安装轴承及轴
承座(2)固连在十字型挡板(7)上的一个边上，第一叶片(10)的边缘端面与
挡板(7)边缘端面对齐，第三叶片(12)与第一叶片(10)成90°且关于主轴(1)
中心线轴对称安装在十字型挡板(7)的另一个边上；第二叶片(11)通过在其一
长边上的2个矩形孔中安装轴承及轴承座(2)固连在十字型挡板(7)上的一个
边上，第一叶片(10)的边缘端面与挡板(7)边缘端面对齐，第四叶片(13)与
第二叶片(11)成90°且关于主轴(1)中心线轴对称安装在十字型挡板(7)的
另一个边上；第一叶片(10)的伸出轴上固连第二大带轮(6)，第三叶片(12)
的伸出轴上固连第一大带轮(3)，长皮带(5)连接第一大带轮(3)和第二大带
轮(6)；第二叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋保维，董华超，毛昭勇，田文龙，丁文俊，郭奋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61