一种带配重装置的被动变桨系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带配重装置的被动变桨系统，包括主轴和多片围绕所述主轴的轴线分布的叶片，其特征在于，还包括：弹性移动转向机构，用于在叶片相对于叶片腔壳发生移动时引导叶片偏转，并且用于对所述叶片施加弹性力；叶片配重组件，用于在叶片旋转过程中抵消叶片重力形成在叶片中心线方向的分力影响；发电机、或电动机、或发动机，连接于所述转轴。该系统能够自动在不同种类涡轮机械获得桨距角和旋转速度的最佳组合，并且，采用纯粹的机械结构不会受停电、风速仪不准确或用户差错的影响，从而增强了系统可靠性、严谨性和控制效率，克服了现有主动控制系统的极度复杂和昂贵的缺点。此外，这套被动变桨系统还克服了叶片旋转时重力的周期性影响。

A passive pitch control system with counterweight

【技术实现步骤摘要】
一种带配重装置的被动变桨系统
本专利技术涉及叶片技术，尤其涉及一种带配重装置的被动变桨系统。
技术介绍
目前，采用旋转叶片实现动力输入或动力输出的设备被广泛的使用，例如：在风力发电机、水轮机、螺旋推进器、涡轮机、旋轮机械等设备上大量使用。其中，由于叶片在转动过程中受流体(气体或液体)速度的影响，通常需要针对不同的流速调整叶片的桨距角。现有技术中通常采用电子控制的方式调节叶片的桨距角，通过使用计算机系统检测风速以调节叶片的桨距角。然而，上述都依赖于几个子系统，如计算机、软件、风速计、温度计等，而这些子系统很容易受误差和故障的影响，从而导致整个系统变得非常复杂，可靠性较低并且制造成本和维护成本较高。如何设计一种可靠性高、成本低的被动变桨系统是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种被动变桨系统，解决现有技术中的自动变桨系统的可靠性低且成本高的缺陷，实现提高自动变桨系统的可靠性，并降低其制造成本和维护成本。本专利技术提供的技术方案是，一种带配重装置的被动变桨系统，包括主轴和多片围绕所述主轴的轴线分布的叶片，还包括：弹性移动转向机构，用于在所述叶片相对于所述叶片腔壳发生纵向移动时引导所述叶片绕其自身中心线转动以改变桨距角，并且用于对所述叶片施加弹性力；叶片配重组件，用于在所述叶片旋转过程中抵消所述叶片重力形成在所述叶片中心线方向的分力影响。发电机、或电动机、或发动机，连接于所述转轴。进一步的，还包括叶片腔壳，设置在所述主轴上用于安装所述叶片，所述叶片旋转引起所述叶片的向心力发生变化时，所述叶片能够在所述叶片腔壳上沿所述叶片的纵向轴线移动。进一步的，所述叶片配重组件包括环形导轨和重力辊，所述环形导轨的中心位于所述主轴的轴线上方，每个所述叶片配置有所述重力辊，所述弹性构件连接在所述重力辊和所述叶片之间，所述重力辊滚动或滑动设置在所述环形导轨中。进一步的，所述移动转向机构包括滑槽和设置在所述滑槽中的导向件。进一步的，所述滑槽设置在所述叶片腔壳中，所述导向件设置在所述叶片上；或者，所述滑槽设置在所述叶片上，所述导向件设置在所述叶片腔壳上。进一步的，所述导向件为滑动设置在所述滑槽上的导向柱或滑块或轴圈。进一步的，所述导向件为可在所述滑槽中滚动的导向辊。进一步的，所述主轴的圆周方向分布有两个或两个以上的所述叶片腔壳，每个所述叶片腔壳中设置有安装孔，所述叶片的根部安装在所述安装孔中。进一步的，所述叶片腔壳上还设置有固定环，所述固定环套在所述叶片上并固定在所述叶片腔壳上；或者，所述叶片上还设置有固定环，所述固定环套在所述叶片腔壳上并固定在所述叶片上。进一步的，所述弹性构件是指在受到拉伸、压缩、旋转、扭转变形而产生阻挡这些变形的恢复力的构件，包括弹簧。进一步的，所述叶片腔壳的外径小于所述叶片的叶根的内径，所述叶根可以在所述叶片腔壳的外表面滑动；或者，所述叶片腔壳的内径大于所述叶片的叶根的外径，所述叶根可以在所述叶片腔壳中滑动。进一步的，所述叶片腔壳完全或部分容纳在中央轮毂内部，也可以完全在中央轮毂外部。进一步的，所述叶片根部或叶片腔壳上使用线性轴承或滚珠轴承阵列。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术提供的被动变桨系统，通过设置弹性构件对叶片施加弹性力，在叶片转速变化的过程中，叶片产生的离心力发生变化，从而使得弹性构件对叶片施加的弹性力不同，叶片将在不同转速的情况下，相对于叶片腔壳沿垂直于主轴轴线方向发生移动，此时，配合移动转向机构对叶片进行引导，使得叶片在移动的同时自身发生转动，从而自动调整桨距角，以实现自动地为每个叶片旋转速率配置最佳的桨距角，而通过弹性构件配合移动转向机构采用机械方式实现叶片桨距角的自动调节，无需配置复杂的电子控制系统，运行可靠性更好，并且，整个系统的结构简单、制造成本和维护成本均较低。综上所述，与现有技术相比，本专利技术的优点概括如下：1)相对简单。2)不受用户错误的影响。3)不受失去动力的影响。4)不受计算机失效或故障的影响。5)不受电子子系统失效或误差的影响(比如风速计)。6)耐用性和使用寿命极高。7)低维护。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术被动变桨系统实施例的结构示意图；图2为本专利技术被动变桨系统实施例的局部剖视图；图3为本专利技术被动变桨系统实施例的局部爆炸图；图4为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨、重力辊和弹簧的组装图；图5为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨与主轴的组装图；图6为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨和重力辊组装图一；图7为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨和重力辊组装图二；图8为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨和重力辊组装图三；图9为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨的结构示意图一；图10为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨的结构示意图二；图11为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨的结构示意图三；图12为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨的结构示意图四；图13为本专利技术被动变桨系统实施例环形导轨的结构示意图五；图14为本专利技术被动变桨系统实施例重力辊的结构示意图一；图15为本专利技术被动变桨系统实施例重力辊的结构示意图二；图16为本专利技术被动变桨系统实施例重力辊的结构示意图三；图17为叶片轮毂和叶片腔壳的组装图；图18为叶片的坐标分析图；图19为叶片的受力分析图；图20为叶片腔壳的坐标分析图。附图标记说明：1-叶片，2-叶片腔壳，3-弹性构件，4-导向件，5-滑槽，6-固定环，7-叶根，8-轮毂，9-重力辊，10-环形导轨，11-马达/发电机，12-主轴，13-机壳，14-旋转罩。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图18所示，作用于所有旋转叶片上的离心力与轮毂转速的平方成正比。转速越高，将叶片拉离轮毂的离心力越大。这个离心力由一个线性弹簧来抗衡，该弹簧在转速增加时会拉长。弹簧拉伸时，叶片会在辊和导轨作用下沿其轴向旋转。导轨可以这样设计，在转速增加时严格地增加叶片桨距角(譬如对螺旋桨)，或在一个安全的转速范围内增加叶片桨距角(譬如对叶轮机)，然后当转速增至过高时，便会降低叶片桨距角和/或降至零。针对典型的风力发电机、各种轴流风扇、水平直线飞行中的螺旋桨等，可以推导出一个在垂直平面内轮毂等速旋转系统的简单模型。该模型可用于对其动力学和其表现状态进行分析，以便为各种应用做更合适的设计。一个有用的方法是定义一个固定在地面的坐标系和一个固定在轮毂上的坐标系，两坐标系具有相同原点。用XYZ表示固定在地面的坐标系，xyz表示固定在轮毂上的坐标系。这两个坐标系的中心都位于叶片腔壳中心线的交点。X轴是垂直的，Y轴出自纸面，Z轴是水平的。y和Y轴总是共线性，但是当轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带配重装置的被动变桨系统，包括主轴和多片围绕所述主轴的轴线分布的叶片，其特征在于，还包括：弹性‑移动‑转向机构，用于在所述叶片相对于所述叶片腔壳发生纵向移动时引导所述叶片绕其自身中心线转动以改变桨距角，并且用于对所述叶片施加弹性力；叶片配重组件，用于在所述叶片旋转过程中抵消所述叶片重力形成在所述叶片中心线方向的分力影响。发电机、或电动机、或发动机，连接于所述转轴。

【技术特征摘要】
2017.09.25 CN 20171091771191.一种带配重装置的被动变桨系统，包括主轴和多片围绕所述主轴的轴线分布的叶片，其特征在于，还包括：弹性-移动-转向机构，用于在所述叶片相对于所述叶片腔壳发生纵向移动时引导所述叶片绕其自身中心线转动以改变桨距角，并且用于对所述叶片施加弹性力；叶片配重组件，用于在所述叶片旋转过程中抵消所述叶片重力形成在所述叶片中心线方向的分力影响。发电机、或电动机、或发动机，连接于所述转轴。2.根据权利要求1所述的被动变桨系统，其特征在于，还包括叶片腔壳，设置在所述主轴上用于安装所述叶片，所述叶片旋转引起所述叶片的向心力发生变化时，所述叶片能够在所述叶片腔壳上沿所述叶片的纵向轴线移动。3.根据权利要求1所述的被动变桨系统，其特征在于，所述主轴的圆周方向分布有两个或两个以上的所述叶片腔壳，每个所述叶片腔壳中设置有安装孔，所述叶片的根部安装在所述安装孔中。4.根据权利要求1所述的被动变桨系统，其特征在于，所述叶片腔壳完全或部分容纳在中央轮毂内部，也可以完全在中央轮毂外部。5.根据权利要求1所述的被动变桨系统，其特征在于，所述叶片腔壳的外径小于所述叶片的叶根的内径，所述叶根可以在所述叶片腔壳的外表面滑动；或者，所述叶片腔壳的内径大于所述叶片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春梅，瑞恩·迈克·兰德，
申请(专利权)人：青岛兰道尔空气动力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37