Курсовая работа: Проектирование и изготовление ветродвигателя

2.3 Выполнение технических расчетов

1. Мощность, развиваемая ветродвигателем:

Nвет= ро*V*F/2*кси, где:

Nвет - мощность, Вт;

ро - плотность воздуха, кг/м3 (при t = 15°C и Р = 760 мм р.с.  ро =1,23 кг/м3)

V - скорость воздушного потока, м/с;

F- площадь лопасти, м2;

кси - коэффициент использования энергии ветра (у карусельных ветродвигателей лопастного типа кси = 0,18 - 0,48). 

Nвет = ро*V*F/2*кси

Найдем Nвет при скорости ветра 2 м/с

Nвет = 0,179 Вт

Найдем Nвет при скорости ветра 3 м/с

Nвет = 0,268 Вт

Найдем Nвет при скорости ветра 4 м/с

Nвет = 0,358 Вт

Найдем Nвет  при скорости ветра 5 м/с

Nвет = 0,447 Вт

Найдем Nвет при скорости ветра 6 м/с

Nвет = 0,537 Вт

2. Расчет КПД

η=2*Nвет/ρ*F* V, где:

η – КПД (%)

Nвет - мощность, Вт;

ро - плотность воздуха, кг/м3 (при t = 15°C и Р = 760 мм р.с.  ро =1,23 кг/м3)

V- скорость воздушного потока, м/с;

F- площадь лопасти, м2;

Найдем η при скорости ветра 2 м/с

η = 27,8 %

Найдем η при скорости ветра 3 м/с

η = 27,9 %

Найдем η при скорости ветра 4 м/с

η = 28,1 %

Найдем η при скорости ветра 5 м/с

η = 29,1 %

Найдем η при скорости ветра 6 м/с

η = 28 %

2.4 Расчет себестоимости.

Расчет себестоимость операции сборки изделия:

С=Сз р.+Си р.+Со р.+Сэ р.+Сп.д. р.

Расчет элементов:

1. Заработная плата основных рабочих:

Сз=Зч*tшт.к.= 200 руб./ч.*0,75ч.=150 р./шт.

Где tшт.к. – штучно-калькуляционное время выполнения операции, ч.

Зч – часовая тарифная ставка рабочего руб./час

2. Затраты на инструмент:

Си=Ци р.*Ии /А = 0,85 р.

Ци – цена приобретения или изготовления инструментов:

Паяльник – 50 р.

Сверло – 15 р.

Ножовка по металлу – 100 р.

Напильник – 30 р.

Сверлильный станок – 200 р.

Плоскогубцы – 30 р.

Ии=0,002–доля износа инструмента при обработке данной партии деталей, %

А=1 кол-во изделий выпускаемых в партии

3. Затраты на оснастку

Со=Цо р.*Ио/А шт. = 0,3 р.

Цо – цена приобретения или изготовления оснастки:

Стол – 100 р.

Стул – 50 р.

Ио = 0,002 – доля износа инструментов при обработке данной партии деталей, %

А = 1 – кол-во изделий выпускаемых в партии

4. Затраты  на силовую электроэнергию

Сэ=NTKз*Цэ=1,69 квт*6,58 ч. *0,1*1,5 р./кВт вчас =1,67 р.

N=1,69 кВт – суммарная мощность работы электрооборудования:

Паяльник – 690 Вт

Двигатель сверлильного станка – 1000 Вт

Т = 6+0,008+0,5=6,58, ч.

Кз – коэффициент учитывающий загрузку электрооборудования по мощности и времени, потери в эл. сети и КПД.

Цэ = 1,5 (р/кВт в час) – цена электроэнергии в рублях

Сизд = 150р.+0,85р.+0,3р.+1,67р.+510р.=662,82р

3.  Экспериментальная часть

3.1  Описание общей компоновки технического объекта.

Для изготовления ветродвигателя был выбран тип ветродвигателя карусельный. Он имеет наивысший коэффициент использования энергии ветра и более надёжны в эксплуатации. Лопасти сделаны из стеклотекстолита так как, он прочный, гибкий, упругий и легкий материал. Лопасти ветродвигателя имеют дугообразную форму, и они закреплены выпуклостями наружу, относительно оси. Это сделано для того, чтобы прирост парусности лопасти со стороны вогнутой ее части за счет центробежной силы, превышал этот прирост со стороны выпуклости по отношению к потоку воздуха, за счет обтекаемости выпуклого участка лопасти. Так же на концах лопасти есть пружины, они необходимы, для того чтобы при порыве ветра лопасти держали дугообразную форму. Механическое движение с оси на генератор передается с помощью ременной передачи, так как ее проще изготовить, и она лучше предает механическое движение. Корпус ветродвигателя имеет прямоугольную форму, внутри его расположен генератор, аккумулятор, реле, провода и светодиод, так же корпус обеспечивает устойчивость ветродвигателю.

Ветродвигатель состоит из двух лопастей, который жестко закреплены с одной стороны на направляющих, а с другой стороны лопасти присоединены с помощью втулки и пружины к каркасу, который в свою очередь закреплен на оси. Ось снизу держится на подшипнике, а сверху закреплена на балке. Механической движение с оси на генератор передается с помощью ременной передачи. Выработанное электричество генератором поступает к аккумулятору и светодиоду через провода. При переключении реле ток поступает через светодиод, аккумулятор и лампочку.

3.2 Описание элементов конструкции и их особенности и взаимосвязь.

Лопасти ветродвигателя связаны с осью через каркас и направляющие. С одной стороны лопасть приклеена к направляющей, а с другой стороны припаяна к каркасу через втулку и пружину. Ось держится снизу на подшипнике, а сверху на балке. Балка припаяна к корпусу с четырех сторон, что придает жесткость конструкции. Генератор вставлен в муфту, которая припаяна к корпусу. Аккумулятор приклеен к корпусу. Реле, светодиод и лампочка вставлена в корпус.

3.3 Описание работы объекта

Объект ветродвигатель предназначен для выработки энергии за счет силы ветра. При порыве ветра лопасть начинает вращаться, вращая за собой ось, ось передает движение через ременную передачу генератору, который вырабатывает электричество, которое поступает на светодиод и аккумулятор.

За счет пружин, лопасти держат дугообразную форму. При работе ветродвигателя работают обе лопасти, за счет их дугообразной формы, которые закреплены выпуклостями наружу, относительно оси, когда на одну лопасть дует ветер, то он за счет обтекаемости выпуклого участка лопасти попадает на вторую лопасть, которая тоже имеет выпуклую форму тем самым, создавая дополнительное движение.

3.4  Недостатки конструкции

Недостатками конструкции является:

1)  Конструкция не устойчивая.

2)  При работе ветродвигателя происходит биение, что снижает скорость вращения оси.

3)  При сильных порывах ветра (от 7 и выше м/с) конструкция подвержена поломке.

4)  Генератор выдает слабое напряжение.

5)  Конструкция не полностью использует силу ветра.

6)  Ветродвигатель не работает при слабом ветре (1 м/с)

Заключение

Творческие способности – это индивидуальные особенности, качества человека, которые определяют успешность выполнения их творческой деятельности различного рода. Изобретательские способности – это креативное мышление, высокий уровень интеллекта, продуктивность умственной работы человека, обеспечивающие в совокупности получение нового продукта, обладающего новизной и полезностью. В обучении, новизна, как правило, является субъективной, т. е. новой только для учащегося, в то время как в реальной действительности существует критерий мировой новизны, т. е. новое в мире, а не только для учащегося. После анализа методов, подходов, приемов, средств видно, что для лучшего развития изобретательских способностей, в общеобразовательной школе, на мой взгляд, являются инструменты ТРИЗ (приемы), метод фокальных объектов, метод мозгового штурма, решение конструкторских задач.

Ветродвигатель должен работать при слабом порыве ветра и при постоянных переменах направления ветра. Лопасти ветродвигателя должны быть изготовлены из тонкого, легкого, упругого материала и должны иметь дугообразную форму. Ветродвигатель должен быть снабжен аккумулятором, чтобы генерируемая энергия накапливалась.

Объект ветродвигатель предназначен для выработки энергии за счет силы ветра. При порыве ветра лопасть начинает вращаться, вращая за собой ось, ось передает движение через ременную передачу генератору, который вырабатывает электричество, которое поступает на светодиод и аккумулятор.

За счет пружин, лопасти держат дугообразную форму. При работе ветродвигателя работают обе лопасти, за счет их дугообразной формы, которые закреплены выпуклостями наружу, относительно оси, когда на одну лопасть дует ветер, то он за счет обтекаемости выпуклого участка лопасти попадает на вторую лопасть, которая тоже имеет выпуклую форму тем самым, создавая дополнительное движение.

Библиографический список

1.  http://doc.unicor.ru/tt/350.html

2.  http://doc.unicor.ru/tt/860.html

3.  http://doc.unicor.ru/tt/357.html

4.  В. В. Колотилов, В. А. Рузаков и др. Техническое моделирование и конструирование: Учебное пособие . – М.: Просвещение, 1983г. – 24-26с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12