升力型垂直轴风力机模型制作

叶片可摆动的升力型垂直轴风力机模型制作课件中,已对这类模型制作的主要程序与方法做了介绍,在本节介绍固定叶片的升力型垂直轴风力机模型制作就简单多了。

   材料

制作模型主要材料如下:

铝带3条,宽20mm,厚3mm,长1000mm,主要用来做风轮支架。

铝带1条,宽25mm,厚3mm,长1000mm,主要用来做塔架主架。

铝带2条,宽12mm,厚2mm,长1000mm,主要用来做塔架支撑架。

桐木片宽100mm,厚12mm,长500mm的2片,或1000mm一片,用来制作叶片,为避免削坏可备用一片。若用轻木片要选密度稍高的,以保证强度。

8mm直径的钢轴较硬,普通钢锯较难锯断,可直接买650mm长的(请卖家裁好)。

长宽各300mm的夹板一块,厚15mm至20mm,面积可更大些,作底座用。

M3螺丝,长10mm、15mm、20mm、25mm、各一些, M3螺母、平垫圈一批,弹簧垫圈少许。

M4 螺丝,长15mm、25mm、35mm各一些,M4螺母、垫圈一些。

木螺丝备用。

主要网购零件有:

内孔8mm锌合金微型带座轴承,数量2个。

卧式光轴支撑座:型号SHF8,内孔8MM,材质铝合金,数量2个。

一模60齿凸台齿轮:内孔径8mm,数量1个,做风力机齿轮,次级小齿轮根据发电机轴径选择。

图1上面是2个锌合金微型带座轴承,两侧是2个卧式光轴支撑座,中间是一模60齿凸台齿轮。

主要网购零件-风力机模型制作

图1--主要网购零件

   叶片制作

这是一个两叶升力型垂直轴风力机模型,叶片用宽100mm,厚12mm的桐木板制成,选1000mm长的桐木板,或500mm长的桐木板2块制作。若用轻木板要选密度略高的,低密度的轻木板强度太低。

叶片参考NACA0012翼型制作,尺寸见图2。

风力机模型叶片尺寸图

图2--风力机模型叶片尺寸图

先用木工刨子或刀把板材削成大致形状,再用木工锉修整,用粗砂纸打磨,最后用细砂纸磨光滑,图3是做好的风力机模型叶片照片,已安装了叶片弯角件。

图3--风力机模型叶片

风力机叶片通过叶片弯角件安装在风轮支架上,弯角件尺寸见图4,为清楚显示弯角件的开孔尺寸与形状,右侧的图放大了一倍。

叶片弦线相对到主轴的连线的角度基本垂直,但具体应用中还需微调角度,所以弯角件上开了一个腰子型孔,方便对叶片的调整。

风力机模型制作-叶片弯角件尺寸图

图4--叶片弯角件尺寸图

图5是安装在叶片上的弯角件照片。

风力机模型制作-叶片弯角件与叶片

图5--叶片弯角件与叶片

   风轮支架

风轮支架用宽20mm厚3mm的铝条制作,一般网购的材料多为1米长,所以支架总长定为900mm,裁剩下的铝条用来制叶片弯角件。

图6是风轮支架的尺寸图,图上方是上支架图,下方是下支架图。支架中部钻8.2mm的孔用来穿8mm的主轴。两边的4.2mm孔是固定直轴立架的(具体尺寸根据直轴立架决定),端头的两个3.2mm的孔是连接叶片弯角件的。

风力机模型制作-风轮支架尺寸图

图6--风轮支架尺寸图

图7是风轮支架的照片。

风轮支架的照片

图7--风轮支架的照片

图8是风轮支架端部照片。

风轮支架的端部

图8--风轮支架的端部

图9是把叶片安装在风轮支架端部的照片。

风力机模型制作-在风轮支架上安装叶片

图9--叶片安装到风轮支架上

图10是安装在风轮支架上的轴固定件,采用直轴立架,规格是轴径8.0mm。

风轮支架的轴固定件

图10--风轮支架的轴固定件

   塔架与组装

塔架可参考叶片可摆动的升力型垂直轴风力机模型的塔架制作,但这一台模型的尺寸大了许多,尺寸要加大。主架用宽25mm,厚3mm的铝条制作,用宽12mm,厚2mm(或大些)的铝条做斜支撑架。具体尺寸这里不提供了,制作者可根据自己情况设计制作。塔架上穿主轴的孔为9mm,大一些避免与主轴有摩擦。

风轮轴采用轴承安装在塔架上,上下各一个,见图11。

风力机模型塔架

图11--风力机模型塔架

把风轮架安装在主轴上,见图12。

升力型垂直轴风力机模型

图12--固定叶片升力型垂直轴风力机模型

由于塔架底座太小(大了不方便收藏),在实验时要用重物压住底座。

对于固定叶片的升力型垂直轴风力机,该模型尺寸仍嫌小,需要较大的风速,且风要平稳,无湍流时方可正常运转。运转前要人工启动转动。

 
 
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