Technologia / Poradnik techniczny
Obciążenia mechaniczne małych turbin wiatrowych: siły, momenty i przypadki obciążenia
Zestawienie obciążeń turbiny wymaga punktu odniesienia, kierunków oraz warunków reprezentowanych przez każdą wartość. Te szczegóły wiążą zespół turbiny z konkretnym projektem wieży i fundamentu.
Zanim spojrzysz na największą liczbę, zapoznaj się z zakresem, do którego odnosi się obciążenie.
Obciążenie na styku urządzeń nie jest automatycznie reakcją fundamentu. Ustal punkt odniesienia, osie i konfigurację urządzeń, a następnie przeanalizuj przypadki obciążeń i dane wejściowe do dalszego projektowania.
01 / Jednostki
Oddziel siły od momentów.
Siły zwykle zapisuje się w niutonach lub kiloniutonach, a momenty w niutonometrach lub kiloniutonometrach.
Siły zapisuje się zwykle w niutonach lub kiloniutonach, a momenty w niutonometrach lub kiloniutonometrach. Zapis sześciu składowych obciążenia na interfejsie może zawierać Fx, Fy, Fz, Mx, My i Mz. Symbole stają się użyteczne dopiero wtedy, gdy dokument określa ich osie, znaki i punkt odniesienia.
Moment obrotowy wału i moment zginający wieżę mają jednostki o tym samym wymiarze, ale opisują różne oddziaływania. Oznacz element i oś. Nagłówek zawierający jedynie słowo „obciążenie” nie pozwala odróżnić siły osiowej, siły bocznej, zginania ani skręcania.
02 / Punkt odniesienia
Punkt przyłożenia siły zmienia moment.
Przeniesienie siły do innego punktu odniesienia zazwyczaj wymaga odpowiedniego dostosowania momentu.
Przeniesienie siły do innego punktu odniesienia zazwyczaj wymaga odpowiedniej korekty momentu. Zależność wektorowa ma postać M = r × F, gdzie r jest mierzone od wybranego punktu odniesienia do punktu przyłożenia siły. O wartości momentu decyduje prostopadłe ramię siły, a nie sama odległość między punktami.
Jako hipotetyczny przykład: siła 1 kN działająca z prostopadłym ramieniem 2 m wnosi moment 2 kN·m względem tego punktu odniesienia. Jest to przykład ilustrujący jednostki, a nie obciążenie MARSTON. Rzeczywiste przenoszenie obciążeń musi również uwzględniać istniejące momenty, kierunki i dodatkowe siły działające na układ wsporczy.
03 / Osie
Przechowuj szkic układu współrzędnych wraz z danymi.
Zapytaj, czy układ współrzędnych obraca się wraz z gondolą, czy pozostaje nieruchomy względem wieży lub terenu instalacji.
Zapytaj, czy układ współrzędnych obraca się wraz z gondolą, czy pozostaje nieruchomy względem wieży lub lokalizacji. Zapisz początek układu, kierunki dodatnie i orientację każdej osi. Rysunek interfejsu powinien jasno wskazywać, czy przenoszone oddziaływania podano jako obciążenia wieży, czy jako reakcje działające na turbinę.
Porównując dwóch dostawców, zachowaj oryginalne konwencje każdego z nich, zanim inżynier przekształci dane do wspólnego układu odniesienia. Przepisanie liczby dodatniej na inaczej zorientowaną oś może odwrócić jej znaczenie fizyczne. Sama konwersja jednostek nie usuwa niezgodności układów współrzędnych ani konwencji akcji i reakcji.
04 / Przypadki obciążenia
Rozpoznaj stan pracy związany z każdym obciążeniem.
Przypadek obciążenia opisuje zdefiniowaną kombinację stanu urządzenia i warunków zewnętrznych.
Przypadek obciążenia opisuje określoną kombinację stanu urządzenia i warunków zewnętrznych. Przegląd inżynierski może wymagać rozróżnienia pracy przy obracającym się wirniku, konfiguracji zatrzymanej i przejść między stanami. Są to kategorie przeglądu, a nie deklaracja, które przypadki lub funkcje ochronne zostały zwalidowane dla konkretnej turbiny.
Do każdego przedstawionego przypadku dołącz definicję warunków wiatrowych, stan wirnika i układu ustawiania gondoli względem wiatru, odpowiedni stan elektryczny oraz podstawę obliczeń lub badań. Wartości szczytowej zarejestrowanej podczas jednego zdarzenia nie należy przedstawiać jako obwiedni obciążeń projektowych dla wszystkich warunków pracy i postoju. Identyfikatory przypadków umożliwiają śledzenie późniejszych zmian.
05 / Połączone wartości
Nie twórz fikcyjnego wiersza dla najgorszego przypadku.
Maksymalna wartość dla każdego kanału siły i momentu może występować w różnym czasie lub w różnych przypadkach obciążenia.
Maksimum każdego kanału siły i momentu może wystąpić w innym czasie lub w innym przypadku obciążenia. Łączenie niepowiązanych maksimów w jeden wektor zmienia opisywane zdarzenie. Zachowaj zestawy jednoczesnych składowych, jeśli są dostępne, wraz z osobno zdefiniowaną obwiednią i metodą łączenia przyjętą przez inżyniera.
Oddziel również informacje o obciążeniu szczytowym od informacji o obciążeniu cyklicznym. Pojedyncze maksimum nie opisuje liczby, zakresu ani sekwencji powtarzających się zmian. Określ, na jakie pytanie projektowe może odpowiedzieć dany zbiór danych, zamiast uznawać krótki rejestr zdarzeń za kompletną ocenę zmęczeniową.
06 / Przekazanie
Powiąż dane turbiny z kompletnym projektem konstrukcji wsporczej.
Użyj protokołu przekazania zawierającego wersję turbiny, rysunek montażowy, podstawę określenia właściwości masowych, punkt odniesienia obciążeń, przypadki obciążenia i osobę odpowiedzialną za przegląd.
Użyj protokołu przekazania zawierającego wersję turbiny, rysunek montażowy, podstawę określenia właściwości masowych, punkt odniesienia obciążeń, przypadki obciążenia i osobę odpowiedzialną za przegląd. Projektant wieży musi następnie uwzględnić wybrany układ podparcia; projektant konstrukcji budowlanej potrzebuje wynikających z niego oddziaływań na fundament oraz danych właściwych dla danej lokalizacji.
Potwierdzone moce znamionowe MARSTON i średnice wirników określają pięć wielkości produktów; nie określają obciążeń konstrukcyjnych na połączeniach. Skorzystaj z przewodnik po danych wejściowych do projektowania fundamentu w odniesieniu do dokumentacji lokalizacji oraz przewodnik po interfejsie układu ustawiania gondoli względem wiatru do przeglądu dokumentacji połączenia. Uzgodnij te granice przed określeniem pakietu wsparcia.
Kontynuuj przegląd, korzystając z Dynamika wieży turbiny wiatrowej: częstotliwości, postacie drgań i wzbudzenie.
Kontynuuj przegląd, korzystając z Projektowanie turbiny wiatrowej na ekstremalne warunki wiatrowe: dane lokalizacji i granice pracy.
Kontynuuj przegląd, korzystając z Dokumentacja techniczna projektu wiatrowego: wersje i status oceny.
Rozszerz ocenę obciążeń, korzystając z zaburzenie przepływu wywołane przez wieżę i cykliczne obciążenie łopaty i efekty żyroskopowe podczas ustawiania gondoli względem wiatru. Omówienie materiałów i trwałości znajduje się w naprężenia i odkształcenia w kompozytach i zakresy zmian naprężeń zmęczeniowych i zliczanie cykli.
Informacje ogólne: OpenStax: Moment siły i ramię siły. Źródła wyjaśniają koncepcje branżowe; są odrębne od właściwych dokumentów produktów i projektów MARSTON.
Przygotuj informacje do tej oceny.
Uporządkuj dane projektu według listy kontrolnej. Oznacz braki i zachowaj odniesienia do dokumentów.
| Element oceny | Informacje do dostarczenia | Cel |
|---|---|---|
| Miejsce przyłożenia obciążenia | Zidentyfikowany interfejs, punkt odniesienia i rewizja rysunku | Zapobiegaj przenoszeniu wartości między niejednakowymi granicami układu. |
| System współrzędnych | Początek układu współrzędnych, kierunki, wirujący lub nieruchomy układ odniesienia, konwencja działania sił i momentów | Dopuść udokumentowane przekształcenie między zbiorami danych. |
| Rejestr komponentu | Siły, momenty, jednostki i jednoczesne kombinacje | Zachowaj fizyczny wektor obciążenia w całości. |
| Podstawa analizowanego przypadku | Stan urządzeń, definicja warunków wiatrowych i odniesienie do analizy lub badania | Określ warunki reprezentowane przez każdą wartość. |
| Odpowiedzialność projektowa | Osoby dokonujące przeglądu turbiny, wieży i robót budowlanych; zaakceptowane wersje danych wejściowych | Uwzględnij właściwe obciążenia w projekcie konstrukcji wsporczej. |
Pytania techniczne.
Czy moc znamionowa pozwala określić obciążenia wieży?
Nie. Moc znamionowa w kW nie dostarcza informacji o siłach, momentach, stanach pracy ani konfiguracji podparcia potrzebnych do oceny konstrukcyjnej.
Czy N·m i kN·m są wzajemnie zamienialne?
Opisują ten sam rodzaj wielkości, ale 1 kN·m równa się 1,000 N·m. Zachowaj jednostkę przy każdej wartości.
Czy moment obrotowy wału jest tym samym co zginanie wieży?
Nie. Oba są momentami, ale działają względem różnych osi i na różnych interfejsach. Ich oznaczenia i układy odniesienia mają znaczenie.
Czy mogę użyć największej wartości z każdej kolumny?
Tylko w ramach udokumentowanej inżynierskiej metody łączenia obciążeń. Niezależne maksima w kolumnach mogą nie dotyczyć tego samego zdarzenia lub przypadku.
Czy jedna wartość maksymalna pozwala określić obciążenie zmęczeniowe?
Nie. Informacje o obciążeniach powtarzalnych wymagają własnej definicji, czasu trwania i podstawy oceny. Sama wartość szczytowa nie może ich opisać.
Czy MARSTON publikuje uniwersalny projekt fundamentu?
Nie określono tu uniwersalnego fundamentu. Wybrana turbina, wieża, podstawa określenia obciążeń oraz lokalne warunki budowlane wymagają skoordynowanej oceny.
Zapytanie techniczne
Przygotuj informacje o swoim projekcie do rozmowy.
Zestawienie obciążeń turbiny wymaga punktu odniesienia, kierunków oraz warunków reprezentowanych przez każdą wartość. Przekaż dostępne informacje oraz zakres wyposażenia, który ma zostać przeanalizowany w ramach oferty techniczno-cenowej.