Ветродвигателем называется машина-двигатель, преобразующая энергию воздушного потока, т. е. ветра, в механическую энергию вращающихся лопастей, которая при помощи редукторов и передаточных механизмов передается к машинам-производителям.
Промышленностью выпускаются ветродвигатели двух типов: тихоходные многолопастные и быстроходные малолопастные. Отличительной особенностью тихоходных многолопастных ветродвигателей является способность их трогаться с места, т. е. начинать работать с подключенной нагрузкой при сравнительно слабом ветре, что объясняется наличием большого крутящего момента. Эти двигатели хорошо используют малые скорости ветров, но плохо поддерживают постоянное число оборотов, поэтому они не могут применяться там, где требуется постоянство числа оборотов, как, например, для электроосвещения, но хорошо работают на приводе поршневых насосов с постоянным включением нагрузки. Из-за громоздкости ветроколеса тихоходные ветродвигатели не могут быть изготовлены мощными. К ним относятся УТВ-5, ТВ-8, ТВМ-8 и выпускаемый новый облегченный ветродвигатель УВД-8.
Второй тип ветродвигателей — это быстроходные малолопастные, имеющие ветроколесо с 2—3 лопастями. Они могут быть больших размеров и мощностей, вплоть до ветроколеса диаметром в 50 м. Благодаря возможности сравнительно хорошего регулирования числа оборотов эти двигатели применяются для электрификации и механизации. Для механизации животноводческих ферм промышленностью выпускаются ветродвигатели Д-12 и Д-18. Кроме того, выпускаются маломощные двигатели с диаметром ветроколеса от 1 до 3,5 м для освещения малых помещений и зарядки аккумуляторов.
Коснемся здесь описания ветродвигателей, предназначенных для водоснабжения и механизации животноводческих ферм.
Ветродвигатель УТВ-5 разработан и подготовлен к выпуску на базе снятого с производства ветродвигателя ТВ-5. УТВ-5 более совершенный универсальный тихоходный ветродвигатель с диаметром ветрового колеса 5 м. Общая производительность УТВ-5 по сравнению с ТВ-5, благодаря ряду усовершенствований, стала выше примерно в 1,5 раза.
Особенности УТВ-5 следующие: ветровое колесо велосипедного типа имеет 36 проволочных спиц.
Обод коробчатый. Лопасти прикрепляются к спицам — проволокам — загибанием продольных кромок около спицы, и спица оказывается завальцованной в боковую кромку лопасти. Угол лопасти наружный 170 и внутренний 450.
Колесо весит на 140 кг меньше, чем колесо ТВ-5. В масляной коробке головки имеется двухступенчатый редуктор с ускоряющим передаточным отношением 1:6, от которого получает вращательное движение вертикальный вал. Центр ветрового колеса находится от земли на высоте 17,4 м; эксцентриситет имеет 180 мм. Нижний редуктор, тоже закрытого типа, имеет пару конических шестерен и фрикционную муфту. Передаточное отношение нижнего редуктора замедляющее, с отношением 2:1.
Таким образом, общее передаточное отношение будет 1:3, а до кривошипа насоса, имеющего свою передачу, 4:3. Диаметр шкива 560 мм. Штанги насоса изготовлены из тонкостенных стальных труб д=50 мм с герметической заделкой концов, т. е.
пустотелые. Шток плунжерный. Производительность его значительно выше, чем у ТВ-5, так как двигатель трогается без нагрузки и работа начинается при более низких скоростях ветра.
Рис. 2. Ветродвигатель УТВ-5
Подключение насоса может быть выполнено двумя способами. Соединение насоса у самой лебедки и через карданный вал. Благодаря карданному валу УТВ-5 можно ставить на расстоянии около 3,5 м от колодца. Таким образом, башня двигателя не будет закрывать колодца, и установка не будет зависеть от его габаритов. УТВ-5 может работать на подъеме воды из любого шахтного колодца. Переходная коробка насоса имеет винтовую червячную передачу и ставится над скважиной или колодцем.
В некоторых выпусках ветродвигателей передача мощности от нижнего редуктора к насосной лебедке будет производиться не карданным валом, а ремнем со шкива редуктора на шкив насосной лебедки.
Для утепления переходной коробки устраивают кожух или строят небольшое отапливаемое помещение.
Нижний редуктор дает возможность приводить в движение насос от конного или иного привода при безветрии или при ремонтах.
Возможные ходы поршня для лучшего использования мощности ветродвигателя в зависимости от высоты подъема воды (напора), среднегодовых скоростей ветра и других условий могут быть установлены на 170, 220 и 300 мм.
От шкива редуктора, т. е. лебедки, могут работать корнеклубнемойки МП-2 и МП-2,5; корнерезки РКР-1,5 и РКР.-2; жмыходробилки ДЖ-0,5; соломорезки РСБ-0,6; молочные сепараторы «Урал-6» и ОСК-ЮОО.
Таблица 1. Мощность и скорость УТВ-5 при ветрах от 3 до 8 м/сек
Ветродвигатель ТВ-8 также тихоходный, он имеет многолопастное ветровое колесо диаметром 8 м. Поворот на ветер осуществляется при помощи хвоста. Вывод из-под ветра и регулирование числа оборотов при сильных ветрах (выше 8 м/сек) производится поворотом ветрового колеса боковой лопатой. Передача движения производится вращающимся вертикальным валом, от которого приводится в движение находящаяся внизу универсальная лебедка. Последняя соединяется с насосом и имеет шкив для привода кормообрабатывающих и иных машин. Башня ветродвигателя металлическая. К ветродвигателю прилагается поршневой насос д=95 мм (иногда д=120 мм) и комплект труб со штангами на загрузку насоса на 30 м. Насос предназначен для выкачивания воды из скважин с внутренним диаметром не менее 200 мм, но может быть установлен и качать воду из шахтных колодцев и других открытых водоемов и источников.
Возможный ход поршня насоса 250 и 450 мм. Мощность при скорости ветра 8 м/сек=6,4 л. с.
Ветродвигатель УВД-8 — облегченный тип тихоходного ветродвигателя с ветровым колесом велосипедного типа диаметром 8 м. По мощности УВД-8 равен ветродвигателю ТВ-8, но он имеет ряд особенностей в конструкции головки, башни, в способе регулирования и в нижнем редукторе. Поэтому ниже будет дано его описание.
Большим преимуществом ветродвигателей УТВ-5 и УВД-8 по сравнению с другими ветродвигателями является их относительно простое устройство и то, что они трогаются с места и начинают работать, будучи нагруженными при малых скоростях ветра — 2,5—3,5 м/сек (в зависимости от нагрузки). Недостаток этих ветродвигателей
— сравнительно малая мощность, которой в крупных колхозах с глубокими колодцами может не хватить даже для одной подачи воды.
Ветродвигатель Д-12. Быстроходный трехлопастный двигатель с диаметром ветрового колеса 12 м. Мощность па шкиве при скорости ветра 8 к сек =12,7 л. с. Двигатель начинает вращаться без г грузки при ветре со скоростью около 3 м/сек. Ветродвигатель приводит во вращение лебедку, а от последней работает насос, динамомашина или иные сельскохозяйственные машины. Регулирование числа оборотов производится автоматически, поворотом части лопасти от находящегося на ней стабилизатора.
Рис. 3. Ветроэлектростанция Д-18
Ветродвигатель Д-18 — трехлопастный двигатель с диаметром ветрового колеса 18 м.
Предназначен для механизации всех процессов, в том числе и электроосвещения производственных помещений на животноводческих фермах. Регулирование числа оборотов производится стабилизаторами, как у Д-12. Направление на ветер производится виндрозами. Коэффициент полезного действия механизмов 0,85.
Пределы колебаний оборотов ветроколеса 4—5%. Вес 15,5 т. Работает ветродвигатель в зонах со скоростями ветров от 4 м и выше.
Таблица 2. Мощность ветродвигателя Д-18
Выработка ветродвигателя Д-18
Э. Р. ЗАКРЖЕВСКИЙ
ВЕТРОДВИГАТЕЛИ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
МИНСК 1959
|
