弹簧类别 圆柱螺旋压缩弹簧
端部结构 端部并紧、磨平，支承圈为1圈 弹簧材料 碳素弹簧钢丝C级 4）初算弹簧刚度 （2-39） 5）工作极限载荷 因是Ⅲ类载荷；
故 1222.2N 查表选 ＝1280.3N 表2-2 弹簧有关参数
Tab.2-2 Table of the parameter of spring D D
6 38 1280.3 5.489 233 6）有效圈数n
，按表取标准值n＝16 （2-40） 总圈数 ＝n+2=18 7）弹簧刚度
N/mm （2-41） 8）工作极限载荷下的变形量 mm （2-42） 9）节距t
mm （2-43） 10）自由高度
＝nt+1.5d=16 11.489+1.5 6=192.8 mm （2-44） 11）弹簧外径
＝D+d=38+6=44mm （2-45） 12）弹簧内径
＝D-d＝38-6＝32 mm （2-46） 13）螺旋角
＝arctan （2-47） 14）展开长度L
mm （2-48） 15）最小载荷时高度 mm （2-49） 14）最大载荷时的高度 mm （2-50） 15）极限载荷时的高度
= mm （2-51） 16）实际工作行程h
h= - =147.9-112.9=35±1 （2-52） 17）工作区范围 （2-53） 18）高径比b
b＝ （2-54） 该弹簧的技术要求： 1.总圈数 ＝18 2.旋向为右旋
3.展开长度L＝2158.6mm 4.硬度HRC45~50
2.7 风轮的桨叶轴轴承座上的螺栓强度校核计算 2.7.1 轴承座上螺栓组的布置问题
螺栓组结构设计采用如图所示的结构，螺栓数z=4，对称布置。
图2-8螺栓布置图 Figure 2-8 bolts layout
2.7.2 螺栓的受力分析和参数计算
1）考虑在极限风速20m/s时，螺栓组承受以下各力和翻转力矩的作用： 轴向力 F∑= A =1.25 2 0.21 =181.86N （2-55） 横向力 R=F离心+G桨叶+G桨叶
轴 （2-56） G桨叶=V桨叶 g= N （2-57） 式中 ——桨叶材料选用东北落叶松，气干密度为594kg （2-58）
=462.3N （2-59）
式中 ——桨叶中心到主轴中心线的距离 m； ——桨叶轴中心到主轴中心线的距离 m； R=462.3N+99.8N+54.5N=616.6N 翻转力矩
M=FL=1.25 2 0.21 ×1.325= 240.96 （2-60） 式中 L——桨叶中心到第一个轴承座中心的距离 m； 2）在轴向力F∑的作用下，各螺栓所受的工作拉力为 = = （2-61）
3）在翻转力矩的作用下，前面两螺栓受加载作用，而后面两螺栓受到减载作用，故前面两个螺栓受力较大，所受的载荷为 （2-62）
式中 —受力最大的螺栓到中心的距离 m； ——单个螺栓到中心的距离；
——螺栓数目的初始值。
根据以上分析可见前面的螺栓所受的轴向工作拉力为 （2-63）
4）在横向力R的作用下，底板链接接合面可能产生滑移，根据底板接合面不滑移条件，并考虑轴向力F∑对预紧力的影响，则各螺栓所需要的预紧力为 （2-64） 式中 ——螺栓所需要的预紧力 N； ——地的相对连接刚度系数；
查得联结接合面间的摩擦系数f=0.35，查得螺栓的相对连接刚度系数 =0.2，取可靠性系数 =1.2
则各螺栓所需要的预紧力为 （2-65） =821.1N
5）螺栓所受的总拉力Q （2-66） 2.7.3 轴承座上螺栓直径的计算 螺栓的性能等级为6.6级，查得 ，S=5 螺栓的许用应力 螺栓危险剖面的直径为 （2-67）
所以选用M8的螺栓，强度以及安全性足够。
3 风力发电机的主轴结构设计 3.1 主轴的相关参数的选择和计算 1）主轴的轴颈估算如下式：
mm （3-1） 估取主轴d＝80mm 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，查表得A=110。 主轴所受转矩如下式
T＝9.55 （3-2） 2）主轴键的选择
主轴键的挤压应力校核如下式： 取 （3-3）
；t=9mm， k=14-9=5mm，L=45mm，d=85mm； 所以该键合理 （3-4） 式中 ——许用挤压应力， ；
k ——键与轮毂槽（或轴槽）的接触高度，mm，k=h/2 h ——键高；mm
l ──键的工作长度，mm，A型：l=L-b，B型：l=L，C型：l=L-b/2，b ——键宽，mm
3.2 轴段设计与校核
主轴从左至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[7]。
图3-1 主轴装配图
Figure 3-1 Spindle assembly 圆盘作用在主轴上的力由下式计算得出 （3-5）
（3-6）
式中 V ── 圆盘体积， ； ── 圆盘质量，kg；
F ── 圆盘自重施加在主轴上的力，N； 桨叶轴、桨叶作用在主轴上的力
（3-7）
式中 ——六片桨叶、桨叶轴与圆盘整体自重，kg；
── 六片桨叶、桨叶轴与圆盘整体自重作用在主轴上的力，N； 圆盘、桨叶、桨叶轴整体对主轴的弯矩强度校核如下：
M=1424.8×h=1424.8×0.0775=110400 （3-8） （3-9）
即54.18 d
所以 选取d=80mm主轴轴颈校核强度满足要求。 式中 V── 圆盘体积， ； B── 圆盘厚度， m； r ── 圆盘半径， m； ── 圆盘质量， kg； ──桨叶轴质量，kg； ── 桨叶质量，kg；
图 3-2 主轴
Fig.3-2 The spindle
4 风力发电机的增速器和电动机的选取 4.1 主轴与增速器之间的联轴器 4.1.1 联轴器的特点
由于风力液动机在工作时，主轴会产生偏移，因此采用弹性连轴器。 弹性柱销联轴器制造容易，耐久性好，安装维护方便，传递转矩大。为防止脱销，柱销两端用螺栓固定了挡板。适用于轴向位移大，正、反转或启动频繁传动，因此选用弹性柱销联轴器[2]。 4.2.2 联轴器的型号及主要参数
主轴末端轴颈为80mm，选择HL6型弹性柱销联轴器，其主要参数为 表4-1 联轴器参数
Tab.4-1 Table of the parameter of coupling 公称转矩
许用转速（钢） 质量 转动惯量
3150 2100 53 15.6
4.2 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电动机，增速器的原理与减速器相同，只是将其的输出与输入调换，根据设计要求和具体需要本设计采用NGW型行星齿轮减速器[3]。
4.2.1 使用范围和特点 1）适用范围
NGW型行星齿轮减速器主要用于冶金、矿山、起重运输等机械设备减速。其工作条件为：工作环境温度为 ；高速轴最高转速不超过1500 ；齿轮圆周速度不超过10 ；可正反两方向运转。 2）主要特点
a.体积小、重量轻。相同条件下，比普通渐开线圆柱齿轮的重量轻1/2以上，1/2到1/3。 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。 4.2.2 型号的选择
根据主轴轴颈、选用的联轴器、传动比及输入功率等选取NGW41型行星齿轮减速器，其主要参数为
表4-2 减速器主要参数
Tab.4-2 The main parameter of retarded 公称传动比 i 转速
主动轴允许输入功率 重量
m 4 750 62 146 4.3 发电机的选取
4.3.1 选择发电机应综合考虑的问题
（1）根据机械的 负载性质和生产工艺对发电机的启动、制动、反转、调速等要求，选择发电机的类型。
（2）根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度的要求，考虑发电机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择发电机的功率，并确定冷却通风方式、所选电动机的功率应留有余量，负荷率一般取0.8 0.9。
（3）根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择发电的结构形式。
（4）根据企业的电网电压标准对功率因数的要求，确定发电的电压等级和类型。
（5）根据生产进行的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及进行减速机构的复杂程度，选择发电机的额定功率[3]。 4.3.2 型号选择
根据实际需要，以及选择电动机应综合考虑的问题，选择Y系列三相异步发电机。 其主要性能及机构特点：效率高，性能好，噪声低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便等。
5 风力发电机的回转体结构设计和参数计算 5.1 初步估计回转体危险轴颈的大小