风力发电的基本原理是风的动能经过风轮机转换成机械能，再带动发电机发电转换成电能。主导的风力发电机组一般为水平轴式风力发电机，它由叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航设备、操控系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速滚动的风轮由增速齿轮箱增速后，将动力传递给发电机。上述这些部件都布置在机舱里，整个机舱由塔架支起。为了有效地利用风能，偏航设备依据风向传感器测得的风向信号，由操控器操控偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮滚动，使机舱一直对向风。

   尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②笔直轴风力发电机，风轮的旋转轴笔直于地面或许气流方向。

关键词：风力发电；轴类零件；主轴

一、叶片的规划

（一）叶片的规划基础

风机叶片，是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15%～20%，它规划的好坏将直接联系到风机的性能以及效益，其规划如下特征。

(1)密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的检测。

(2)叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负载稳定性好，不得在失控（飞车）的情况下载离心力的作用下拉断并飞出，不得在风压的作用下折断，不得在飞车转速以下范围内发生引起整个风力发电机组的激烈共振。

(3)叶片的资料有必要确保外表润滑以减小风阻，粗糙的外表亦会被风“撕裂”。

(4)不得发生激烈的电磁波搅扰和光反射。

(5)不允许发生过大噪声。

(6)耐腐蚀、紫外线照耀和雷击性能好。

(7)成本较低，维护费用低。

（二）资料的挑选

依据叶片计算结果及经验终究确认制作3叶片风力发电机并决议用木板来加工叶片。购买了3块“长*宽*高”为60㎝*15㎝*2㎝的轻木板。（资料是经过查阅资料，店铺产品比照，终究挑选了轻木板，其次经过计算叶片长度等挑选了木板的标准）。

风功率与风力机吸收率之间联系在理想流体状态下，单位时间内、由能量转化与守恒。

挑选轻木板加工叶片：首先画出叶片翼型规划图。①在木板画出翼型，用据条将剩下部分木材去掉；②用锉刀打磨轻木板至叶片雏形；③用砂纸将叶片打磨成型，去掉外表毛刺，直到外表润滑；④称量叶片分量；⑤同以上步骤加工剩下两个叶片；⑥称重，三叶片分量持平即可；

二、轴类零件的介绍

风力发电机的轴类零件包含主轴、主轴承、轴承座及其它密封定位零件，主轴也称叶轮轴【图3】。主轴的功能是以悬臂梁的方法支撑叶轮，将扭矩载荷传递给齿轮箱或发电机，而将其它载荷传递给底座和塔架。因传动系统结构的不同，风力发电机组主轴的结构方法多种多样，目前没有明晰严厉的分类。

三、轴类零件的规划

（一）轴类零件的规划要求

依据轴类零件的功用的作业条件，应当满意如下要求：

（1）尺度精度

轴类零件的主要外表常分为两类：一类是与轴承的内圈合作的外圈轴颈，即支撑轴颈，用于确认轴的方位并支撑轴，尺度精度要求较高，通常为IT5～IT7;另一类为与各类传动件合作的轴颈，即合作轴颈，其精度较低，常为IT6～IT9.

（2）几许形状精度

主要指轴颈外表、外圆锥面、锥孔等重要外表的圆度、圆柱度。其差错一般应约束在尺度公差范围内，关于精细轴，需在零件图上另行规定其几许形状精度。

（3）彼此方位精度

包含内、外外表、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的笔直度、端面间的平行度等。

（4）外表粗糙度

轴的加工外表都有粗糙度的要求，一般依据加工的可能性和经济性来确认。支撑轴颈常为0.2～1.6μm，传动件合作轴颈为0.4～3.2μm。

（5）其热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

（二）轴类零件最小直径的预算

预算轴的最小直径：单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器相接,从结构要求考虑,输出端轴径应最小。最小直径为

d 

查表可得，45钢取C=118。P=30W,n=900r/min,则dmm=3.79mm，当轴截面上开有键槽时，会削弱轴的强度，所以计算得到的轴径应适当加大，考虑该截面上键槽的影响，直径增加3％，d=3.79*1.03=3.9,考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取d=5mm

表一 轴的数据

轴的资料	35	45	40Cr,35SiMn
[Ƭ]/MPa	20-30	30-40	40-52
C	135-118	118-106	106-98

确认各段轴的直径

将预算轴径d=5mm作为外伸端直径d1,与联轴器般配,如图草图所示,考虑联轴器用轴肩实现轴向定位,取第二段直径为d2=10mm。齿轮和左端轴承从左边装入,考虑装拆方便及零件固定的要求,装轴承处轴径d3应大于d2,考虑滚动轴承直径系列,取d3=12mm。为便于齿轮装拆,与齿轮合作处轴径d4应大于d3,取d4=16mm，在第五段上加工齿轮轴，轴的直径应该为齿顶圆直径d5=20mm。齿轮左端用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d3满意齿轮定位的同时,还应满意右侧轴承的装置要求,依据选定轴承类型确认。右端轴承类型与左端轴承相同,取d6=12mm

确认各段轴的长度

考虑轴上零件的尺度及其与减速器箱体尺度的联系，L1=20mm, L2=15mm, L3=13mm ,L4=25mm,L5=12mm,L6=13mm。

（三）轴类零件规划的含义

在进行风能发电机的规划过程中，关于轴类零件的合理性规划直接影响装置的质量和发电机关于风能的转换效率，并且终究将会影响风机的运用寿数的风力发电机的年总发电量，所以风力发电机的轴类零件规划是关于风力运用年限十分重要的一个规划环节。在进行轴类零件规划的过程傍边，首先是要考虑好风力发电机的轴类零件是否契合装置要求以及后期维护成本的规划标准。除此之外还要考虑当风力发电机投入运用时详细的运用情况。一切的轴类零件规划过程有必要要严厉的恪守整体的规划计划。其间所运用的技能要求以及结构规划都要和计划原先设定的彼此吻合，终究才能实现规划方针。

（四）轴类零件规划过程中发现的问题

规划缺点：我们只是依照理论知识进行轴类零件的规划作业，并未深化到装置现场进行实践调查，故导致规划的产品在装置是存在装置困难的现象，因而降低了装置速度。

生产缺点：运用不合格的资料；不严厉的质量操控；私行修改生产工艺；生产工艺过于杂乱，很难发生质量一致的产品。

天然原因：自身磨损；润滑油的质量；疲劳寿数。

以下是制作风机时遇到的缺乏和优点：

缺乏 ：轴类零件的精度不高，外表粗糙度大，细节不够完善。

优点：无需进行选材挑选、经济性好。

四、联轴器的挑选

（一）联轴器的结构

联轴器又称联轴节。用来将不同机构中的主动轴和从动轴牢固地联接起来一同旋转，并传递运动和扭矩的机械部件。有时也用以联接轴与其他零件（如齿轮、带轮等）。常由两半组成，分别用键或紧合作等联接，紧固在两轴端，再经过某种方法将两半联接起来。联轴器可兼有补偿两轴之间因为制作装置不精确、作业时的变形或热膨胀等原因所发生的偏移（包含轴向偏移、径向偏移、角偏移或综合偏移）；以及缓和冲击、吸振。