风力压缩空气蓄能装置总体设计

中文题目：风力压缩空气蓄能装置总体设计外文题目：OVERALLDESIGNOFWINDSTORAGEDEVICE毕业设计（论文）共77页（其中：外文文献及译文14页）图纸共4张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要风能为无污染的再生能源，我国的风力资源丰富。因而在我国风力发电机作为最常见的运用。由于风力时有时无，风向和风力也不断的变化，因而风力机一般都配有电力存储装置，将产生的电能存储起来，从而加强了风力发电机的稳定性。但是风力发电机的工作过程能量发生了多次的转换，因而也产生了大量的能量损失，从而影响了风力发电机的效率，本设计研究风力压缩空气储能装置来攫取并储存风能。风能带动风车直接转动，风车连接空气压缩机，攫取风能以后转化为动能来直接带动压缩机压缩空气，使产生的高压气体储存于储存装置，使动能转换为压缩位能。并设计了配套的风机叶片、增速器、刹车装置、调向装置和调速装置。关键词；风能；空气压缩机；风动力AbstractWindispollution-freerenewablesourcesofenergy,andisrichinwindresourcesinourcountry,especiallyinthenortheast.Thuswindturbinesasoneofthemostcommonuseinourcountry.Becausewhenthewind,thewindandthewindisconstantlychanging,andwindturbineisequippedwithapowerstoragedevicecommonly,willproducetheelectricenergystored,tostrengthenthestabilityofwindturbines.Buttheworkingprocessofthewindturbineenergyconversionhaveoccurredmanytimes,andthereforeproducedalargeamountofenergyloss,whichaffectstheefficiencyofwindturbines,thisdesignstudywind-poweredcompressed-airenergystoragedevicetograbandstorewindpower.Windturndirectdrivewindmill,windmillconnectedaircompressors,grabafterwindenergyintokineticenergytodrivethecompressorcompressedairdirectly,makethehighpressuregasstoredinthestoragedevice,thekineticenergyisconvertedtocompressthepotentialenergystoredinthestoragedevice.Anddesignformacompletesetofaccelerator,brake,transferredtothedeviceandcontroldevice.Keywords:Windpower;Aircompressor;Thewindpower目录TOC\o"1-3"\h\u46411.绪论 ③玻璃钢叶片所谓玻璃钢就是环氧树脂，不饱和树脂等塑料掺入长度不同的玻璃纤维或碳纤维而做成的增强塑料。增强塑料强度高、重量轻、耐老化，表面可再缠玻璃纤维及涂环氧树脂，其他部分填充泡沫塑料。玻璃纤维的质量还可以通过表面改性、上浆和涂覆加以改进。LM玻璃纤维公司致力于开发长达54m的全玻璃叶片，其单位kwh成本较低。2)叶片材料选择原则材料应有足够的强度和寿命，疲劳强度要高，静强度要适当。必须有良好的可成形性和可加工性。密度低，硬度适中，重量轻。材料来源充足，运输方便，成本低。3)选择本次设计叶片材料本次设计选取木质叶片。在我国东北地区，尤其是小型风力机的设计中，叶片往往采用以木材为芯，外包若干层玻璃钢。木材选用产于内蒙古东北部及黑龙江等地的樟木。樟木质地坚硬，许用应力比较大，还减少了破坏丢弃后的污染。外包的玻璃钢层采用无碱玻璃纤维，其抗拉强度为3120Mpa，介电数较低，抗疲劳强度高，尺寸稳定性好，化学稳定性好，耐候性好。无碱玻璃纤维的一系列优异性能使它成为近代工业应用广泛的增强材料。本章小结：本章确定了风力机的具体形式和叶片数、翼型等基本参数。并通过图解法发生得出了叶片的半径、倾角、攻角、弦长的安装参数。选择了叶片的材料和叶片内部的构造。

4风力机主轴的结构设计4.1主轴相关参数计算1)选择主轴材料选用45钢正火处理，强度极限，许用弯曲应力。表4-1常用轴材料的A0值Table4-1commonlyusedshaftmaterialA0value轴的材料Q235A,20354540Cr，35SiMn[τT]12—2020—3030—4040—52A0160—135135—118118—107107—982)按扭转强度估算轴的直径 (4-1)则取轴的直径为整数，取主轴d=50mm式中：d——主轴轴颈，mm；P——风轮机输入功率，kw；n——风轮机额定转速，r/min;A——主轴参数，查表取A=110；3)主轴键的选择主轴键的挤压应力校核公式； (4-2)取[σp]=120,N/mm2选取平键b×h=28×16;t=10mm,k=h/2=8mm;l=38mm,d=75mm;σp=2T/dkl=46.5<[σp]所以该键合理。式中：[σp]——许用挤压应力，MPa；K——键与轴槽的接触高度，mm，k=h/2；H——键高，mm；L——键的工作长度，mm；4.2轴段校核圆盘作用在主轴上的力由下类公式求出；主轴所受转矩： (4-3)式中：T——轴传递的转矩，N.mm；P——轴传递的功率，kw；n——轴的额定转速，r/min；T=9.55×103×=0.583×106N.mmV= （4-4） （4-5）式中：V——圆盘体积，m3；m——圆盘质量，kg；计算作用在主轴上的力查表求得；m叶片；m叶轴m总=3×（m叶片+m叶轴）+m=96.19kgF=mg=961.9N式中：m总——三叶片风轮和圆盘整体重量，kg；F——作用在主轴上的总力，N；对主轴的弯曲强度校核如下：M=961.9×h=47575N.mm按弯扭合成强度验算： （4-6）11.4〈55 式中：Mca——计算弯矩；α——根据转矩所产生应力的性质而定的应力校正系数；M——主轴弯矩；表4-2应力校正系数Table4-2stresscorrectionfactor转矩类型不变化转矩脉动变化转矩频繁正反变化转矩应力校正系数0.30.61表4-3轴的许用弯曲应力Table4-3axisallowablebendingstress材料σB[σB]+1[σB]0[σB]-1碳素钢40013070405001707545600200955570023011065所以选取d=50mm的主轴最小轴颈校核强度满足要求。主轴从左到右装配的零部件分别为；1）弹簧挡板调节螺母2）弹簧上挡板3）压缩弹簧4）弹簧下挡板5）圆盘定位螺母6）带轮毂圆盘7）支撑轴承座。见图4-1。图4-1主轴装配图Figure4-1spindleassemblydrawing本章小结：本章通过扭转力距经验公式求出主轴的最小轴径，并验算最小轴径符合强度要求。并完成了主轴的零件装配。

5传动机构设计传动装置是大多数机器的主要组成部分。传动件及传动装置设计是否合理、制造和装配质量是否符合要求，将成为决定产品质量的关键。传动可以分为机械传动、流体传动和电传动三类。而机械传动按其工作原理分为啮合传动与摩擦传动，具体分为链传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动四类。根据风力机传动特点和工作环境要求，一般均选择齿轮传动。齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动形式。其主要优点是：具有瞬时传动比恒定、可靠性高、寿命长、结构紧凑。齿轮传动分为开式、半开式和闭式三种传动方式。由于风力发电机工作环境恶劣，一般采用闭式传动以满足润滑要求。增速器是指安装在原动机与工作机之问独立的闭式传动装置，用于增加转速应相应减小转矩。增速器是风力机组的重要组成部分，它承担了调速、改变运动形式、动力和运动的传递和分配等功能。5.1风力发电机增速器的选择由于桨叶轮的转速较小，因此需要借助增速器来带动空压机，增速器的原理与减速器相同，只是将其的输出与输入调换，根据设计要求，本次设计功率小，扭矩小的特点选用ZLY渐开线圆柱齿轮减速器。5.2使用范围和特点1)适用范围ZLY型渐开线圆柱齿轮减速器分单级、两级、三级三个系列。主要适用于冶金、矿山、运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。高速轴转速不大于1500r/min，齿轮的圆周速度不大于20m/s；工作环境的温度范围-40到45。低于0时，启动前润滑油应预热。2)主要特点a.体积小、重量轻。b.传动效率高c.适应性强，传动功率范围大。d.运转平稳，噪声小。使用寿命达10年以上。5.3增速器的承载能力和选择方法增速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制。因此，增速器的选用必须通过两个功率表。增速器的功率P1和热功率PC1，PC2列于下表。减速器的工况系数KA列于表。减速器的载荷分类列于表。热功率系数f1f2f3列于表。增速器安全系数SA见表。首先按增速器机械强度许用公称功率P1选用，如果增速器的实用输入转速与承载能力表中的三档转速之某一档转速相对误差不超过4%，可按该功率下的公称功率选用相当规格的减速器；如果转速的相对误差超过4%，则按照实际转速折算减速器的公称转速选用。然后校核热平衡许用功率。原动机每日工作小时轻微冲击载荷U中等冲击载荷M强冲击载荷H原动机每日工作小时轻微冲击载荷U中等冲击载荷M强冲击载荷H电动机汽轮机水力机≤30.811.54-6缸活塞发动机≤311.251.75>3-1011.251.75>3-101.251.52>101.251.52>101.51.752.25表5-1增速器工况系数KATable5-1reduceroperatingmodecoefficientofKA表5-SEQ表格\*ARABIC2增速器安全系数SATable5-2reducersafetycoefficientofSA重要性与安全要求一般设备，减速器失效仅引起单机停产且易更换设备重要设备，减速器失效引起机组、生产线或全厂停产高度安全要求，减速器失效引起设备，人身事故SA1.1—1.31.3—1.51.5—1.7风力机为中等冲击，每日工作小时数大于10h，所以KA=1.5,风力机为一般设备得KA=1.2P2m=P2KASA=10kw×1.5×1.2=18kw （5-1）要求按i=10及n=1000r/min，查表选用ZLY125增速器。第二部，校核热功率P2t能否通过。要计入系数f1、f2、f3，应满足：P2t=P2f1f2f3≤Pc1 （5-2）查表得：f1=1.31f2=1（每日24小时连续工作）f3=1.05（P2/P1）=1.05×10/24=0.4375P2t=P2f1f2f3=5.7≤24所以符合5.4传动方案的确定风力机齿轮增速器箱的种类很多，按照传统类型可分为圆柱齿轮速器箱箱、行星齿轮速器箱以及它们互相组合起来的齿轮速器箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式等。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表5-4。表5-4常用风力机组增速箱的形式和应用Table5-4commonlyusedwindturbineandapplicationintheformofgrowthinthebox传递形式传动简图推荐传动比特点及应用两级圆柱齿轮传动展开式结构简单，但齿轮箱对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大刚度。高速级齿轮布置在原理转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形可部分抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均现象，用于载荷比较平缓场合。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿分流式结构复杂，但由于齿轮箱对于轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀、轴承受载较均匀，中间轴危险截面上的转矩只相当于轴所传递转矩的一半，适用于变载荷的场合。高速级一般用斜齿，低速级可用直齿或人字齿同轴式减速器横向尺寸较小，两对齿轮浸入油中深度大致相同，但轴向尺寸和重量较大，且中间轴较长、刚度差，使沿齿宽载荷分布不均匀，高速轴的承载能力难于充分利用同轴分流式每对啮合齿轮仅传递全部载荷的一半，输入轴和输出轴只承受转矩，中间轴只受全部载荷的一半，故与传递同样功率的其他减速器相比，轴颈尺寸可以缩小11kw增速箱由于功率小，小转矩的特点，通常采用功率展开式传动。5.5增速器基本设计要求及设计步骤增速器齿轮箱的主要设计要求如表5-5所示。表5-5原始设计要求Table5-5originaldesignrequirements名称参数额定功率11kW增速比5输出转速900-1000r/min输入转速180r/min分度圆压力角20°模数3增速器设计步骤：1)根据传动装置的使用要求及工作特点确定传动形式为二级圆柱齿轮减速器。2)确定展开式传动方案。3)根据选定的电机的输入速度和经过减速机构减速后的输出速度，确定出这个减速机构的传动比范围。输入转度：180r/min增速机构增速后的输出速度：1000r/min当设计展开式两级圆柱齿轮减速器时。当两级相对的材料相同，齿宽系数相同时，令齿面接触强度大致相同，传动比可按下式分配：式中：——高速机传动比i——减速器传动比 （5-3）5.6增速器各传动部件的材料及力学性能由于风力机组具有工作环境恶劣、受力情况复杂等特点。因此，与一般传动机构相比，除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下的一些机械特性，如低温抗脆性、低膨胀收缩率等。对于传动部件而言，一般情况下不采用分体式结构或者焊接结构，齿轮毛坯尽可能采用轮辐轮缘整体锻件形式以提高承载能力。齿轮采用优质合金钢锻造制取毛坯己获得良好的力学特性。表3-9列出本文所设计的增速器各传动部件的材料及力学性能。表5-6各传动部件材料及力学性能Table5-6materialsandmechanicalpropertiesofthetransmissionparts传动件材料牌号热处理种类机械性能硬度第一级大齿轮45调质53026515-621740-50第一级小齿轮ZG42SiMn正火588373163-21745-53第二级大齿轮45调质530265156-21740-50第二级小齿轮45调质530265156-21740-505.7第一级渐开线圆柱齿轮设计根据直齿轮接触强度估算一级传动的中心距： （5-4）式中：a——中心距；u——齿数比，2.5；K——载荷系数，一般可取K=1.2-2——小齿轮传递的额定转矩；σhp——许用接触应力；Фa———齿宽系数，0.4；a≥122.5，取a=152.5mm1)模数m在减速器中，m通常取（0.007—0.02）a。载荷稳定，中心距a大于软齿面按较小值，冲击载荷或过载过大，中心距a小及硬齿面取较大值。对于开式传动，m=0.02a左右。对于传递动力的传动模数m应不小于2mm。根据上述经验公式估算出模数m后，要取为标准值，见下表。表5-7标准模数表Table5-7standardmoduletable第一系列11.251.522.53第二系列1.752.252.7m=0.02a=3.04优先选用第一系列，括号内数值尽可能不用。m=32)齿数的计算当中心距一定时，齿数越多，则重合度增大，改善了传动的平稳性。同时齿数多则模数小，齿顶圆直径小，可让滑动比减小，因此磨损小，胶合的危险也小。但是齿数增多则模数减少弯曲程度降低。通常z1≥18~30，闭式传动，HB≤350，过载不大应该取较大值；HB≥350，过载大，应该取较小值。一般减速器z1+z2=100~200.d1=2a/(1+u)=87mm （5-5）d2=2(a-d1)=218mm因为z1=29≥18，z1+z2=73+29=102≤200。所以该设计符合要求。3)齿宽齿宽系数Φ，齿宽系数取得越大，可使中心距及直径d减少；但是齿宽越大，载荷延齿宽分布不均匀的现象越严重。一般Φ=0.1—1.2，闭式传动常用Φ=0.3—0.6，通常减速器取0.3.在设计减速器时，Φ的标准值为：0.2，0.25，0.3，0.4，0.5，0.6，0.8，1.0，1.2.本次由于是闭式传动，Φ=0.3B=0.3×152.5=47mm具体参数如表5-8。表5-8第一级平行轴直齿轮参数Table5-8first-levelparallelshaftspurgearparameters齿数模数变位系数齿顶圆齿根圆分度圆螺旋角第一级直齿轮一73302252112180°直齿轮二29309580870°5.8第二级渐开线圆柱齿轮设计计算方法同一级齿轮，具体参数如表5-9。表5-9第二级平行轴直齿轮参数Table5-92parallelshaftspurgearparameters齿数模数变位系数齿顶圆齿根圆分度圆螺旋角第二级直齿轮一57301781631720°直齿轮二29309484860°本章小结：本章选择了减速器的基本类型，确定了减速器的减速比以及传动方式。具体的设计了二级减速器的两级传动。计算出了齿轮的直径、宽度和中心距等具体参数。

6液力耦合器的选择液力耦合器是利用液体的动能而进行能量传递的一种液力传动装置，它以液体油作为工作介质，通过泵轮和涡轮将机械能和液体的动能相互转化，从而连接原动机与工作机械实现动力的传递。液力耦合器是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器。6.1液力耦合器特点液力耦合器是一种柔性的传动装置，与普通的机械传动装置相比，具有很多独特之处:能消除冲击和振动;输出转速低于输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增加;过载保护性能和起动性能好，载荷过大而停转时输入轴仍可转动，不致造成动力机的损坏;当载荷减小时，输出轴转速增加直到接近于输入轴的转速，使传递扭矩趋于零。液力偶合器的传动效率等于输出轴转速与输入轴转速之比。一般液力偶合器正常工况的转速比在0.95以上时可获得较高的效率。液力偶合器的特性因工作腔与泵轮、涡轮的形状不同而有差异。它一般靠壳体自然散热，不需要外部冷却的供油系统。如将液力偶合器的油放空，偶合器就处于脱开状态，能起离合器的作用。但是液力耦合器也存在效率较低、高效范围较窄等缺点。6.2液力耦合器安装方式液力耦合器的输入轴与变速器高速轴联在一起，随电动机的转动而转动，是液力耦合器的主动部分。涡轮和输出轴链接在一起，是液力耦合器的从动部分，与负载链接在一起，即连接空压机。6.3液力耦合器的选择1)假如所选用的液力耦合器的额定工况效率为ŋ=0.97，那么风力机输出的功率Pds，也是液力耦合器传递的功率PB为：PB=Pd=P （6-1）2)按表选QAY—420A1型限矩型液力耦合器，由查表得当n=970r/min时，传递功率PB=10~17kw，过载系数T=2~2.5。表6-1液力耦合器技术参数Table6-1hydrauliccouplertechnologyparameters型号输入转速r/min传递功率范围kw过载系数效率QAY-360A29705.5~7.52~2.50.98~0.95QAY-360A2147017~302~2.50.98~0.95YOX42010005~152~2.50.96YOX420150020~502~2.50.96QAY—420A197010~172~2.50.98~0.95QAY—420A1147040~652~2.50.98~0.95本章小结：本章通过增速器高速轴的转速和转轴的功率，选取了液力偶合器的型号。并确定了液力偶合器的工作方式和工作原理。

7空压机的选取7.1空压机基本类型选择常见的空压机的类型有活塞式空压机、滑片式空压机和螺杆式空压机。活塞式空压机中活塞的往复运动是由原动力机带动曲柄转动，通过连杆带动滑块在滑道里移动，这样活塞杆带动活塞做直线往复运动。活塞式空压机产生热量大，工作效率低，多采用二级活塞式空压机。滑片式空压机的转子带动径向槽里的滑片在离心力的作用下，沿汽缸内壁做回旋运动。滑片式压缩机由于滑片和气缸内壁由较大的摩擦，能量损失较大，效率低。螺杆式空压机虽然转子型线复杂，制作成本较高，但体积小、重量轻，零件小。适合安装于本次设计。7.2排气压力选择选择空气压缩机应考虑排气压力的高低和排气量的大小。一般用途空气动力用压缩机排气压力为0.8MPa。目前社会上有一中排气压力为0.6MPa的空气压缩机，从使用角度看是不合理的，因为对风动力工具而言它的压力余量太小了，输气举例稍微远一些就不能使用。从设计的角度看这种压缩机为一级压缩，压比太大，容易引起排气温度过高，造成气缸积碳，导致事故发生。因此综合上述考虑选择0.8MPa排气压力的空气压缩机。7.3空气压缩机型号的选择因为转速为n=900r/min，额定功率为p=11kw，排气量为0.8MPa，空气压缩机类型为螺杆式空气压缩机，所以选型EAS-15螺杆式空气压缩机。本章小结：本章通过高速轴转速和额定功率选择螺杆式空压机，所选择型号为EAS-15螺杆式空气压缩机。

8风力发电机的其他元件的设计8.1刹车系统设计风力机的刹车系统装置用来保证风力机在维修或大风期间以及停机后风轮处于制动状态并锁定，而不致盲目转动。锁定装置是将已经制动到静止的风轮固定住或防止机舱转动的装置。当刹车装置作用时能保证风轮安全达到静止状态。8.1.1刹车系统硬件设计在风力机的系统的基础上，分别在低速轴和高速轴上加一套刹闸，同时各加一套转速传感器。转速传感器选择霍尔感应式传感器，该传感器灵敏度高，感应转速范围大，所以采用这种转速传感器。同时对刹车制动液压系统做改进，加装电磁阀及液压控制阀。低速轴上的刹车阀只起辅助刹车作用，尺寸和刹车力矩都不需要很大，由于低速轴上的刹车闸起辅助作用，高速轴的刹车闸刹车就不会对齿轮箱造成太大的惯性冲击，减少齿轮箱的损坏，延长了齿轮箱的寿命，同时也缩短了刹车时间。图8-1风力刹车系统示意图Figure8-1windpowerbrakesystemschematicdiagram8.1.2系统功能的设计刹车系统以高速轴的转速差为反馈值形成一个闭环控制系统。在风力机刹车系统中利用高速轴与低速轴的速度差值，如果这一速度差值在一定的范围内，那么它就不会对齿轮箱照成太大的冲击。刹车控制机构采用单片机来实现采样，信号送入单片机，经过单片机内部程序的判断控制通过高低俗轴上的液压控制阀的通断，从而控制高低速轴上刹车闸的工作。图8-2闭式风力机刹车系统示意图Figure8-2closedwindturbinebrakingsystemschematicdiagram8.1.3手动刹车设计由于机械维修以及意外情况的发生需要对风轮机进行刹车，所我们在增速器高速轴侧加装一轮毂并在轮毂外安置刹车装置通过拉拽钢丝绳带动刹车带使风轮转速降低直至止。图8-3刹车装置装配图Figure8-3brakeassembly刹车带的复位由弹簧套筒内的弹簧来保证停止刹车后刹车皮与轮毂不在接触。本设计中的刹车装置主要由：1)弹簧筒联接头、2)弹簧筒联接板、3)弹簧筒、4)复位弹簧、5)弹簧套筒盖等零件组成。8.2托架的基本结构托架是放置轮盘、主轴、增速器、空压机以及回转体、滑环和刹车装置等附件的。它分两层上层为支撑轮盘、主轴、增速器、刹车装置和发电机。下托板与回转体上端面联接，中间放置滑环和滑轮组件。滑轮组件是把刹车装置的钢丝绳缠绕在滑轮上改变其方向令钢丝绳与托板不能接触。8.3调向机构的选择8.3.1常用的调向机构1)尾舵调向尾舵调向结构简单、调向可靠、容易制造、成本低，常为微，小风力机所采用。设计尾舵应保证尾舵在风向偏离风轮30o角之内调向，使风轮对准风向。风向是变化的，尾舵调向应该柔和而不应该频繁转头。2)下风向调速下风向风力机调向不需要任何跳向装置而自行调向，但风向不断变化易使风轮不断摇摆，因此需要加装阻尼器，以减轻风轮的左右摇摆。所谓阻尼器就是随风转动的机舱下面的转盘上设置两对或三对对称的橡胶或尼龙摩擦块，摩擦块由可调弹簧压在转盘的弹簧上，摩擦块支座固定在塔架上。3)侧风轮调向侧风轮调向就是就是在机舱后设置一个或两个低速风轮，侧风轮与主风轮轴线垂直或成一定角度，侧风轮直接带动蜗杆驱动安装在塔架上的涡轮，侧风轮及所带动的蜗杆安装在与机舱一起转动的转盘上。当风向偏离主风轮一个角度后，侧风轮迎风面增大，开始转动，带动蜗杆驱动涡轮。因为蜗杆固定在塔架上。所以蜗杆带动涡轮转动并带动机舱转动，遮影安装在机舱上的风轮对准风向，达到调向的目的。8.3.2调向机构选择调向机构就是风轮正常运转时一直使风轮对准风向的机构。风力机的调向机构有很多种。因为本次设计为小型风动力空气压缩机，所以选用尾舵调向。尾舵调向可靠，易于制造，成本低，多为小型风力机所彩采用。而下风向调速和侧风轮调速多为大型风力机使用。图8-4尾舵调速简图Figure8-4sternruddercontroldiagram8.3.3尾舵形状的选择尾舵也称尾翼，是常见的一种对风装置，微、小型风力机普遍用它。尾舵有三种基本形式如图左是老式，图中为改进式，图右为新式，它的翼展与弦长比为2~5，对风向变化反应敏感，跟踪性好。因此选择第三种形式。图8-5尾舵形状图Figure8-5sternrudderfigureshape8.4塔架设计8.4.1塔架形式选取本次设计选用木质塔架。微小型风力机可以木质塔架，为增加温度。为增加稳度可设计为上窄下宽的形式并采用拉线。木质塔架质量轻，柔性好，而且塔架废弃后也不会污染环境，是天然的环保材料。8.4.2塔架高度的确定通常情况下，岁高度增加风速不断增大，塔架越高，风力发电机单位面积所捕捉的风能就越多，地面涡流对风轮的影响也越小，但技术要求，吊装难度及造价也相应的提高。所以风力机的塔架高度的选取要综合考虑当地环境、技术与经济等因素。一般来将，塔架的最低高度H由下式决定H=R+h+L （8-1）式中：R——风轮半径，5m；h——最近障碍物距离风力机高度；L——障碍物最高点到风轮扫过面最低点的距离，一般取（1.5-2m）；H=R+h+L=5+2+18=25m8.5调速机构的选择风能是一种不稳定能源，风速的随机性很大，所以风力发电机风轮叶片随着风速的变化其转速也在不断的变化，风轮转速的变化会使风力机的输出功率不断变化。为了使风力发电机的输出功率稳定在一定的范围内，就必须使风轮的转速稳定在一定的范围内，因此需要调速装置。调速装置风力发电机设计的额定风速以上开始其调速作用，当风速小于额定风速时不起调速作用。由于本次设计为小型风力机，所以选用离心飞球变桨调速装置。微，小型风力机常采用结构简单的离心飞球变桨调速装置。当风速在额定风速以内时飞球的离心力与弹簧的初压力相平衡，调速机构不起调速的作用，当风速超过额定风速时，风轮的转速也相应的超过额定转速。由于风轮转速加快，飞球离心力变大并克服弹簧的初压力向外张快经连杆传递带动大圆锥齿轮转动，而与大圆锥齿轮啮合的小圆锥齿轮也转动，小圆锥齿轮的转动改变了叶片的安装角。图8-6离心飞球变桨调速装置Figure8-6isanalyzed.studyingcentrifugalballspeedregulatingdevice本章小结：本章设计选取了风力机的辅助工作机构。设计了塔架的结构和高度。选取了尾舵调向机构，离心飞轮变桨调速机构。

9风力机回转体结构设计9.1初步估计回转体危险轴颈的大小1）为回转体，由于回转体位于整体装置的重心偏移处，所以桨叶、桨叶轴、圆盘、增速器和托架对回转体会产生正向弯矩，空压机对回转体产生负向弯矩。图9-1回转体受力简图Figure9-1theaxisymmetricalstressdiagram=652mm；=96.19.kg；N.m=256mm；＝300kg；＝20mm；＝150kg；＝376mm；＝200kg；M4=75.2 （9-1）由于轴在强度上满足下式： （9-2）计算轴的直径时，式可写成d>24 （9-3）本设计中d取50mm所以完全符合强度要求。式中——六片桨叶、桨叶轴与圆盘整体自重到回转体中心线的距离，mm；——增速箱重心到回转体中心线的距离mm；——托架重心到回转体中心线的距离，mm；——空压机重心到回转体中心线的距离，mm；——六片桨叶、桨叶轴与圆盘整体自重kg；——增速箱重量，kg；——托架重量，kg；——发电机重量，kg；——圆盘背面受风施加给回转体的弯矩，N；──合成弯矩，；9.2结构设计回转体由：回转轴底盘、加强钣金、回转轴轴承轴肩、回转轴推力轴承轴段、回转轴危险轴段、滑动轴承注油口、回转轴轴向定位段、安装滑环轴段、轴向定位螺母、轴向定位挡板、回转体上联接板、铜套、无缝钢管、推力轴承等部分组成。其中回转轴的左右摆动问题通过滑动轴承来解决它能很好的解决由于顶部重心偏向前而引起对轴的弯矩，加强了回转轴的抗弯强度。回转轴挡板可以在安装过程中防止回转轴脱落下滑，回转轴中心钻出通孔此处为空压机管道线路。因回转轴固定在塔架上当风向改变对风时套筒上方连接的所有部件随着套筒一起转动铜套与套筒为过盈配合，铜套与回转轴之间用润滑油润滑所以输电线路不会缠一起。图9-2回转体装配图Figure9-2ofrotorsassemblydrawing本章小结：本章利用弯曲强度校核公式求出了回转体最小轴直径，并设计了回转体的结构和装配零件。

10压缩空气设备选型压缩空气系统通常由压缩空气产生和处理两部分组成。压缩空气产生是指空气压缩机提供所需的压缩空气流量。压缩空气的处理是指主管道空气过滤、后冷却器、油水分离器、储气罐、空气干燥器对空气的处理。当大气中的空气进入空压机进口时，空气中的灰尘、杂质也一并进入空压机内。因此需要在空压机进口处安装主管道空气过滤器，尽可能减少、避免空压机中的压缩气缸受到不当的磨损。经空气压缩机压缩后的空气可达140~180℃，并伴有一定量的水分、油分，必须对空压机压缩后的气体进行冷却、油水分离、过滤、干燥等处理。图10-1压缩空气设备图Figure10-1thecompressedairequipment1———空气过滤器；2———空气压缩机；3———后冷却器；4———油水分离器5，8———储气罐；6———空气干燥器；7———空气精过滤器本章小结：选取了空压机的配套的后冷却器、油水分离器、空气干燥器等配套装置。

11结论本文进行了风力压缩空气储能装置的总体设计。运用图解法求出了叶型的基本参数，设计了二级传动圆柱增速器，选取了液力耦合器和空气压缩机站。并对其的基本工作原理和适用范围有了初步的了解和掌握。本次设计相对比以往风能蓄能方式提高系统的效率，减少了中间的过程。本次设计产生的压缩气体初步达到气动工具的动力来源的标准。证明风力压缩机在未来可以投入生产和实践。目前风力压缩机所产生的输出流量不如电动压缩机。如果能在叶片的材料和外形，叶轮和压缩机的连接及风址的选择等方面进行进一步的改进，则风力压缩机在外来的发展会更加具有前景。

致谢紧张而又有序的毕业设计就要结束了。回想论文写作的日日夜夜，心中充满了无限的感激之情。在这一个学期的设计过程中，师建国老师对我的设计提供了非常大的帮助，在这里深深的感谢您！从课题选择、方案论证到具体设计和画图，无不凝聚着师老师的心血和汗水。而且对我设计中的错误进行细心的指出和修改，耐心的为我讲解工作原理，在百忙之中修改我的设计初稿，在这里再次的感谢您！本设计的完成也凝聚了本专业其他老师和同学的辛勤汗水，是他们无私的帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向大家表示由衷的谢意。

参考文献[1]李柱国.机械设计与理论（2）第2版.北京：科学出版社.2004[2]唐增宝.机械设计课程设计。第2版。华中科技大学出版社。1998[3]成大先.机械设计手册单行本.北京：化学工业出版社.2004，4[4]孟宪源．现代机构手册[M]．第1版．北京：机械工业出版社．1994，6[5]吴治坚．新能源和可在生能源的利用[M]．北京：机械工业出版社，2006.1[6]王承煦，张源．风力发电．北京：中国电力出版社，2002，8[7]王承煦．风力发电实用技术[M]．北京：金盾出版社，1995[8]徐灏．机械设计手册（1）[M]．第2版．北京：机械工业出版社．2000[9]徐灏．机械设计手册（2）[M]．第2版．北京：机械工业出版社．2000[10]徐灏．机械设计手册（3）[M]．第2版．北京：机械工业出版社．2000[11]ChenJL，HajelaP．Arulebasedapproachtooptimizationdesignmodeling[J]．ComputerandStructure．1989[12]AkagiS，Fujitak．Buildingandexpertsystemforengineeringdesignbasedontheobject_Orientedrepresentationconcept[J]．ASMETrans．J．Mech．design，1991[13]DejanSchreiberAppliedDesignsTurbinesAndNewApproachesPCIMofVariable2002．3：202-207[14]王文卓,姚兴佳,单光坤.FM350在MW级风力发电机组偏航控制系统中的应用[J].电气开关,2006,(5):47248.[15]周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京:科学出版社,2004.[16]李军邢俊文.ADAMS实例教程[M].北京北京理工大学出版社2002.[17]刘国庆杨庆东.ANSYS工程应用教程[M].北京中国铁道出版社2003.[18]宫靖远.风电场工程技术手册[M].北京机械工业出版社,2004.[19]倪受元.风力机的工作原理和气动力特性[J].太阳能,2005(3):160-165.[20]张新房，徐大平，吕跃刚柳亦兵风力发电技术的发展及若干问题[J].现代电力,2003(5).[21]蔡纯,张秋生.风力发电机组功率曲线的修正.广东电力,2003,16(1):17～19.[22]张希良.风能开发利用[M].北京化学工业出版社出版，2006.[23]王志新现代风力发电技术及工程应用[M].电子工业出版社出版，2001.[24]刘万琨，张志英，李银凤，赵萍.风能与风力发电技术[M].北京化学工业出版社出版，2006.附录A大型风轮叶片设计技术的现状与发展趋势摘要：介绍目前风电叶片的外形设计、结构设计和材料方面的技术，并分析叶片在翼型、结构设计和材料方面的发展趋势和新的设计理念。1前言能源是人类社会发展和经济增长的原动力。目前以化石燃料为主的能源结构，不仅资源难以支撑，而且对环境带来严重题目，特别是温室气体排放造玉成球天气变化将带来一系列生态和环境题目。解决这一困难的出路在于开发清洁的可再生能源。目前在可再生能源中，除水电以外，风电最具有贸易开发条件。风能作为环境友好型的可再生能源，它的开发和利用不仅可以缓解世界能源危机，而且还具有常规化石能源不可相比的上风，如可持续开发，不存在资源枯竭题目，不排放二氧化碳等温室气体和其他有害物质等。地球上风能资源非常丰富，占有关调查结果显示，全球的风能储量约为2．74×10MW，其中可经济开发利用的风能为2×10MW，比可开发利用的水电总量还要大1O倍。随着常规化石能源的枯竭和生态环境的恶化，以风电为代表的可再生能源的开发和利用受到各国政府的重视，经过最近二十多年的发展，尤其是近几年，风电产业日益成为一个迅速增长的新兴产业。在过往十年中，全球风能产业以每年30％左右的速度快速增长，且这种趋势还会持续下往。截止2006年底，全球风电总装机容量已超过74GW。全球风电产业的迅猛发展带动了风电机组及其上游产业链的快速发展，其中叶片是风电机组的关键部件之一，其性能好坏直接影响风电机组的风能利用效率和机组所受载荷，在很大程度上决定了机组的整体性能和风电开发利用的经济性。同时，叶片也是风机的核心部件，其本钱约为风电机组总本钱的20％[1]。因此，世界各大主要风机制造商都非常重视叶片的设计和生产，并尽可能保持独立的设计和生产能力。2风轮叶片设计风轮叶片的优化设计要满足一定的设计目标，其中有些甚至是相互矛盾的¨：年输出功率最大化；最大功率限制输出；振动最小化和避免出现共振；材料消耗最小化；保证叶片结构局部和整体稳定性；叶片结构满足适当的强度要求和刚度要求。叶片设计可分为气动设计和结构设计这两个大的阶段，其中气动设计要求满足前两条目标，结构设计要求满足后四条目标。通常这两个阶段不是独立进行的，而是一个迭代的过程，叶片厚度必须足够以保证能够容纳腹板，进步叶片刚度。2.1外形设计叶片气动设计主要是外形优化设计，这是叶片设计中至关重要的一步。外形优化设计中叶片翼型设计的优劣直接决定风机的发电效率，在风机运转条件下，活动的雷诺数比较低，叶片通常在低速、高升力系数状态下运行，叶片之间活动干扰造成活动非常复杂。针对叶片外形的复杂活动状态以及叶片由叶型在不同方位的分布构成，叶片叶型的设计变得非常重要。目前叶片叶型的设计技术通常采用航空上先进的飞机机翼翼型设计方法设计叶片叶型的外形。先进的CFD技术已广泛应用于不同类型气动外形的设计，对于低雷诺数、高升力系数状态下风机运行条件，采用考虑粘性的N—S控制方程分析叶片叶型的流场是非常必要的。在过往的1O多年中，水平轴风机叶片翼型通常选择NACA系列的航空翼型，比如NACA44XX，NA—CA23XX，NACA63XX及NASALS(1)等。这些翼型对前缘粗糙度非常敏感，一旦前缘由于污染变得粗糙，会导致翼型性能大幅度下降，年输出功率损失最高达30％[3]。在熟悉到航空翼型不太适合于风机叶片后，80年代中期后，风电发达国家开始对叶片专用翼型进行研究，并成功开发出风电叶片专用翼型系列，比如美国Seri和NREL系列、丹麦RISO—A系列、瑞典FFA—W系列和荷兰DU系列。这些翼型各有上风，Seri系列对翼型表面粗糙度敏感性低；RISO—A系列在接近失速时具有良好的失速性能且对前缘粗糙度敏感性低；FFA—W系列具有良好的后失速性能。丹麦LM公司已在大型风机叶片上采用瑞典FFA—W翼型，风机专用翼型将会在风机叶片设计中广泛应用。表1为对NREL翼型系列性能进步的估算。目前叶片外形的设计理论有好几种，都是在机翼气动理论基础上发展起来的。第一种外形设计理论是按照贝茨理论得到的简化设计方法，该方法是假设风力机是按照贝茨公式的最佳条件运行的，完全没有考虑涡流损失等，设计出来的风轮效率不超过40％。后来一些著名的气动学家相继建立了各自的叶片气动理论。Schmitz理论考虑了叶片周向涡流损失，设计结果相对正确一些。Glauert理论考虑了风轮后涡流活动，但忽略了叶片翼型阻力和叶稍损失的影响，对叶片外形影响较小，对风轮效率影响却较大。Wilson在Glauert理论基础上作了改进，研究了叶稍损失和升阻比对叶片最佳性能的影响，并且研究了风轮在非设计工况下的性能，是目前最常用的设计理论。2.2结构设计目前大型叶片的结构都为蒙皮主梁形式，如图1所示为典型的叶片构造形式_4j。蒙皮主要由双轴复合材料层增强，提供气动外形并承担大部分剪切载荷。后缘空腔较宽，采用夹芯结构，进步其抗失稳能力，这与夹芯结构大量在汽车上应用类似。主梁主要为单向复合材料层增强，是叶片的主要承载结构。腹板为夹芯结构，对主梁起到支撑作用。叶片结构设计应依据相关设计规范。目前叶片结构设计规范主要建立在IEC国际标准和德国GL标准基础上，要求结构满足静力强度、疲惫强度和叶尖挠度要求。复合材料叶片各展层是交错展放的，实际初步设计时，将所有双轴布视为一层，所有单轴布视为一层，这样做对结构强度和性能影响不大_4J。叶片结构展层是分段设计，各段厚度都不一致，应对厚度进行连续化处理，终极设计的各展层厚度还应为各单层厚度的整数倍。结构展层校核对叶片结构设计来说也必不可少。前在校核方面，大多用通用贸易有限元软件，比ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等。对叶片进行校核时，考虑单层的极限强度、自振频率和叶尖挠度J，分析模型有壳模型和梁模型等，并且能够做到这两种模型的相互转换，如图2，3所示。与其他叶片结构相比，目前大型叶片的中空夹芯结构具有很高的抗屈曲失稳能力，较高的自振频率，这样设计出来的叶片相对较轻。有限元法可用于设计，但更多用于模拟分析而不是设计，设计与模拟必须交叉进行，在每一步设计完成后，必须更新分析模型，重新得到展层中的应力和应变数据，再返回设计，更改展层方案，再分析应力和变形等，直到满足设计标准为止，如图4所示。由于复合材料正交各向异性的特殊性，叶片各展层内的应力并不连续，而应变则相对连续，所以叶片结构校核的失效准则有时候完全采用应变失效准则。2.3材料选择叶片发展初期，由于叶片较小，有木叶片、布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金叶片等等，随着叶片向大型化方向发展，复合材料逐渐取代其他材料几乎成为大型叶片的唯一可选材料。复合材料具有其它单一材料无法相比的上风之一就是其可设计性，通过调整单层的方向，可以获得该方向上所需要的强度和刚度。更重要的是可利用材料的各向异性，使结构不同变形形式之问发生耦合。比如由于弯扭耦合，使得结构在只受到弯矩作用时发生扭转。在过往，叶片横截面耦合效应是一个让设计职员头疼的困难，设计工程想方想法消除耦合现象。但在航空领域人们开始利用复合材料的弯扭耦合，拉剪耦合效应，进步机翼的性能J。在叶片上，引进弯扭耦合设计概念，控制叶片的气弹变形，这就是气弹剪裁。通过气弹剪裁，降低叶片的疲惫载荷，并优化功率输出。玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)是现代风机叶片最普遍采用的复合材料，玻璃钢以其低廉的价格，优良的性能占据着大型风机叶片材料的统治地位。但随着叶片逐渐变大，风轮直径已突破120m，最长的叶片已做到61．5m，叶片自重达18t。这对材料的强度和刚度提出了更加苛刻的要求。全玻璃钢叶片已无法满足叶片大型化，轻量化的要求。碳纤维或其它高强纤维随之被应用到叶片局部区域，如NEGMiconNM82．40m长叶片，LM61．5m长叶片都在高应力区使用了碳纤维。由于叶片增大，刚度逐渐变得重要，已成为新一代MW级叶片设计的关键。碳纤维的使用使叶片刚度得到很大进步，自重却没有增加。Vestas为V903．0MW机型配套的44m系列叶片主梁上使用了碳纤维，叶片自重只有6t，与V802MW，39m叶片自重一样。美国和欧洲的研究报告指出，含有碳纤维的承载玻璃纤维层压板对于MW级叶片是一个非常有效的选择替换品。在E．c．公司资助的研究计划¨。。中指出，直径为120m风轮叶片部分使用碳纤维可有效减少总体自重达38％，设计本钱减少14％。但碳纤维价格昂贵，极大地限制其在风机叶片上的使用。现今碳纤维产业仍以发展轻质、良好结构和热性质佳等附加值大的航空应用材料为主。但很多研究员却大胆预言碳纤维的应用将会逐步增加。风能的本钱效益将取决于碳纤维的使用方式，未来若要大量取代玻璃纤维，必须低价才具有竞争力。3风轮叶片发展趋势3.1叶片造型的发展前面提到风机叶片专用翼型已成系列，但还存在很大改进空问。采用柔性叶片也是一个发展方向，利用新型材料进行设计，从而改进空气动力和叶片受力状态，增加可靠性和对风能捕捉量。在开发新的叶片外形上也进行大量尝试，Enercon公司对33m叶片进行空气动力实验，经过精确的测定，叶片的实际气动效率为56％，比按照Betz计算的最大气动效率低约3—4％。为此，该公司对大型叶片外形型面和结构都进行了必要的改进，包括为抑制天生扰流和旋涡在叶片端部安装“小翼”，如图5所示；为改善和进步涡轮发电机主舱四周的捕风能力，对叶片根茎进行重新改进，缩小叶片的外形截面，增加叶径长度；对叶片顶部和根部之间的型面进行优化设计。在此基础上，Enercon公司开发出旋转直径71131的2MW风力发电机组，改进后叶片根部的捕风能力得以进步。Enercon公司在4．5MW风力发电机设计中继续采用此项技术，旋转直径为112m的叶片端部仍安装有倾斜“小翼”，使得叶片单片的运行噪音小于3个叶片(旋转直径为66m)运行时产生的噪音。3.2叶片材料的进展风机机组正朝着大型化发展，叶片长度越来越长，捕捉的风能越来越多。风场经营者和能源公司都看好大叶片，因此Enercon公司的6MW机组应运而生，GE公司的7MW机组研发紧锣密鼓，而英国正在研制IOMW的巨型风力机¨。如此大功率风机配套的叶片将是超规模的。目前普遍采用的玻纤增强聚脂树脂、玻纤增强环氧树脂将无法满足要求。所以必须开发更为先进的材料，具备轻质、高强以及刚性好的性能。碳纤维的使用已成必然，但一般以碳／玻混杂的形式出现。3TEX开发了一种三维混杂结构，如图6所示。这种结构具备高强度、高刚度特性，同时该结构能使树脂灌注速度加快，缩短工作时间。且这种结构较厚，减少了展层层数，节约劳动力，降低了生产本钱。实际结果表明，使用这种混杂纤维形式比全玻璃钢叶片减轻质量约为10％左右。在未来的十几年里，有大量的叶片将会退役，退役后叶片的处理将是我们所面临的一个非常棘手的题目。目前使用的复合材料叶片属于热固性复合材料，很难自然降解。废弃物处理一般采用填埋或者燃烧等方法处理，基木上不再重新利用，易对环境造成影响，为此，人们开始积极研究开发“绿色叶片”一热塑性复合材料叶片l121。爱尔兰Gaoth风能公司与日木三菱重工及美国Cyclics公司正在探讨如何共同研制低本钱热塑性复合材料叶片。根占有关资料介绍，与环氧树脂／玻璃纤维复合材料大型叶片相比较，若采用热塑性复合材料叶片，每台大型风力发电机所用的叶片重量可降低10％，抗冲击性能大幅度进步，制造本钱至少降低l／4，制造周期至少降低l／3，而且可完全回收和再利用。安全快捷地制造“绿色”的复合材料叶片正期待着复合材料叶片制造商往实现，Gaoth公司及其合作伙伴就是实现这一目标的先驱。3.3叶片设计新的研发理念现在大型叶片的结构基本为蒙皮加主梁的形式，主梁为预先成型，然后粘接到叶片蒙皮。国外有设计公司提出叶片整体成型概念，意在打破蒙皮主梁的结构形式。丹麦LM公司提出了“FutureBlade”的概念，且已在其54m和61．5m巨型叶片上使用了这种设计概念。LM公司研发部经理FrankV．Nielsen以为未来叶片设计的关键已从效率最大化转移到能量本钱(COE)最优化，叶片将会更加细长，这种设计技术将会降低叶片载荷，叶片质量分布更加优化，材料本钱将会降低，产品质量将更加得到保证。2008年三月，美国Knight&Carver的风电叶片公司成功开发了一种新型叶片STARBlade¨。这种具有创新性的叶片不同于当前使用的尽大部分叶片，是专门针对低风速区域设计的。这种叶片叶尖采用“柔性”设计理念进行设计，在外形上与传统叶片后缘线性变化不同，逐渐向后缘弯曲，降低了叶片风压和风机的驱动扭矩，并最大限度捕捉所有可用风速范围内的风能，包括边沿的低风速区域，比传统的叶片捕风能力进步了5～10％。第一片该种叶片已经进行了静力测试，年内还将生产第二片。国内中材科技风电叶片股份有限公司研制的1．5MWsinoma40．2m叶片已经成功下线，并在今年7月份通过了静力测试。该叶片采用新的“柔性、预弯”设计技术，针对国内风况设计，叶尖部分向上风向弯曲，叶片细长，柔性好，其整机载荷低于同类37．5m1．5MW叶片。4结语风电将在全球范围继续高速发展，国内、国外风电市场巨大，中国的目标是累计装机容量在2010年达到500万kW，2020达到年3000万kW，这个目标将会提前实现，国内叶片市场将供不应求。按目前国内引进技术比较普遍的1．5MW叶片来计算，2006—2010年，需要叶片数为7000片左右，而2010—2020年之间，所需叶片数将为50000片，国内叶片市场巨大。叶片设计技术的发展将会为我们提供更加高效，低本钱，高可靠性的叶片，国内叶片设计技术相对落后，目前MW级别上，叶片设计技术基本依靠进口，但该局面有看在未来的几年内逐步得到改观，完全依靠国内气力设计的叶片不久的将来会在国内风电场上空运转。

附录BLargeturbinebladedesigntechnologyofthecurrentsituationandtrendofdevelopmentAbstract:thearticleintroducesthecurrentwindpowerbladeshapedesign,structuredesignandmaterialtechnology,andanalyzethebladeintheaspectofairfoil,structuredesignandmaterialsandthedevelopmenttrendofthenewdesignconcept.1introductionEnergyistheimpulsionofhumansocialdevelopmentandeconomicgrowth.Isgivenprioritytowithfossilfuelenergystructure,resourcesnotonlydifficulttosupport,butalsototheenvironmenthaveserioustopic,especiallygreenhousegasemissionsmaderightballweatherchangewillbringaseriesofecologicalandenvironmentalquestions.Tosolvethedifficultwayoutliesinthedevelopmentofcleanrenewableenergy.Atpresentinrenewableenergy,inadditiontothewaterandelectricity,windpowerismosttradedevelopmentcondition.Windasenvironmentallyfriendlyrenewableenergy,itsdevelopmentandutilizationcannotonlyeasetheworldenergycrisis,butalsohastheconventionalfossilenergycannotbecomparedtotheupperhand,suchassustainabledevelopment,thereisnoresourcedepletiontopic,donotemitcarbondioxideandothergreenhousegasesandotherharmfulsubstances,etc.Earthwindenergyresourcesareveryabundant,accountsfortheinvestigation,accordingtotheresultsoftheglobalwindenergyreservesisabout2.74x10mw,whichcanbeeconomicdevelopmentandutilizationofwindenergyfor2x10mw,thancanbelargeramountofhydropowerdevelopmentandutilizationof1o.Astheconventionalfossilenergydepletionandthedeteriorationofecologicalenvironment,representedbywindpowerdevelopmentandutilizationofrenewableenergytotheattentionofthegovernments,afterrecentmorethan20yearsofdevelopment,especiallyinrecentyears,thewindpowerindustryhasincreasinglybecomeafast-growingemergingindustry.Inthepasttenyears,theglobalwindenergyindustryrapidgrowthattherateofabout30%ayear,andthistrendwillcontinue.Bytheendof2006,theglobalwindpowertotalinstalledcapacityofmorethan74gw.Therapiddevelopmentofglobalwindpowerindustrytodrivetherapiddevelopmentofthewindturbinesandtheupstreamindustrychain,thebladeisoneofthekeycomponentsofwindturbines,itsperformanceisgoodornotdirectlyaffectthewindenergyutilizationefficiencyofwindturbinesandunitload,toagreatextent,determinestheoverallperformanceoftheunitandtheefficiencyofwindpowerdevelopmentandutilization.Atthesametime,theleafisthecorecomponentoffan,itscapitalisabout20%ofthetotalcapitalwindturbines[1].Asaresult,theworld'slargemainfanmanufacturerattachesgreatimportancetothedesignandproductionofblade,andkeeptheindependentdesignandproductioncapacityassoonaspossible.2turbinebladedesignTurbinebladeoptimizationdesigntomeetcertaindesigngoals,someofthemevenconflicting¨:yearmaximumoutputpower;Maximumpowerlimitoutput;Vibrationtominimizeandavoidresonance;Materialconsumptionminimization;Ensurethebladestructureoflocalandglobalstability;Leafbladestructuresatisfiestherequirementofappropriatestrengthandstiffnessrequirements.Bladedesigncanbedividedintopneumaticdesignandstructuredesignofthetwobigstage,includingpneumaticdesignrequirementstomeetthefirsttwogoals,structuredesignrequirementstomeetafterfourgoals.Usuallythesetwophasesisnotindependent,butaniterativeprocess,thebladethicknessmustbeinplacetoensurethatcanaccommodateenoughweb,progressbladestiffness.2.1theappearancedesignBladeaerodynamicdesignmainlyshapeoptimizationdesign,thisisacrucialstepinthedesignofblade.Shapeoptimizationdesignofvaneairfoildesignqualitydirectlydecidedtoefficiencyofthefan,undertheconditionofwindturbine,activityofthelowReynoldsnumber,leafbladeusuallyrunintheconditionoflowspeed,highliftcoefficient,bladebetweendisturbancecausedactivityisverycomplicated.Forcomplexactivitystateofbladeshapeandleafbyleaftypeindifferentorientation,thedistributionofleafbladedesignbecomesveryimportant.Atpresentthedesigntechnologyofthel