Số cánh quạt:
4.7. Hiệu suất truyền động
Công suất ngõ ra trên trục mà chúng ta đã nói ở phần trước không thể sử dụng trực tiếp, mà phải được gắn vào tải thông qua bộ truyền động bánh răng. Tải có thể là máy phát điện, máy bơm, máy nén, cối xay... Ở đây chúng ta sẽ coi tải là máy phát điện. Hệ thống cơ bản của turbine gió được biểu diễn như Hình 2.7.
Hình 2.7. Hiệu suất từng phần của toàn hệ thống
Chúng ta sẽ bắt đầu với công suất gió là Pw . Sau khi công suất này qua turbine, ta có công suất cơ Pm ở rô to có vận tốc góc là ωm , cung cấp cho hệ thống truyền động. Công suất ngõ ra hệ thống truyền động (transmission output power) Pt
là hệ quả của công suất turbine Pm và hiệu suất truyền ηm:
Thất thoát hệ thống truyền chủ yếu do độ dính ma sát của bánh răng và trụ đỡ của trục xoay. Ở vận tốc quay không đổi, mô men truyền hao hụt do ma sát không thay đổi nhiều. Do đó, có thể coi thất thoát truyền động tỉ lệ theo phần trăm với công suất định mức trục xoay tốc độ thấp. Tỉ lệ này là khác nhau tuỳ thuộc vào chất lượng bộ truyền động (hộp tăng tốc), hiệu suất truyền động mất đi khoảng 1% đến 2% công suất định mức ở mỗi tầng bánh răng. Tỷ số bánh răng thực tế cực đại ở mỗi tầng tương đương 6:1, vì vậy yêu cầu bộ nhông phải có từ hai hay ba tầng bánh răng. Hai tầng sẽ có tỷ số bánh răng cực đại cho phép là (6)2:1 = 36:1 vì vậy nếu thiết kế đòi hỏi tỷ số bánh răng lớn hơn thì phải dùng 3 tầng.
Giả sử q là số tầng bánh răng. Hiệu suất truyền khi đó là:
Phương trình (2-34) được vẽ trên đồ thị Hình 2.8 ứng với một, hai và ba tầng có thể thấy hiệu suất truyền không cao lắm khi công suất ngõ vào thấp. Vì vậy, để tỷ số chọn như mong muốn thì bộ truyền động được chọn vận hành ở trên khúc cua đồ thị như Hình 2.8 càng nhiều càng tốt.
Hình 2.8. Hiệu suất truyền ứng với 1, 2, 3 tầng bánh răng
Với tốc độ gió trung bình ở Việt Nam thấp, mà tốc độ của rô to lại phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ của gió và đường kính của rô to. Do vậy, để có tốc độ phù hợp và làm việc có hiệu suất cao cho máy phát điện thì cần phải tăng tốc độ để có tốc độ phù hợp với tốc độ của máy phát điện thông qua bộ truyền động để tăng tốc. Như vậy, cần phải lựa chọn bộ truyền động phụ thuộc vào các yếu tố như: tốc độ gió trung bình u (m/s), tốc độ của rô to cánh gió n2 (vòng/phút) và tốc độ của máy phát điện n1 (vòng/phút).
Hình 2.9. Loại truyền động bằng bánh răng trụ, dạng răng thẳng
Thiết kế bộ truyền bánh răng
Để lựa chọn và thiết kế bộ truyền động bằng bánh răng thì cần phải biết trước công dụng và chế độ làm việc của bộ truyền, công suất, số vòng quay trong một phút của trục dẫn và trục bị dẫn và có thể biết thêm về vật liệu chế tạo cũng như điều kiện chế tạo. Có thể tiến hành thiết kế các bộ truyền bánh răng trụ, chủ yếu là hộp số tăng tốc được thực hiện theo các bước sau đây:
Bước 1: Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện.
Bước 2: Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép. Bước 3: Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K (K = 1.3 đến 1.5).
Bước 4: Chọn hệ số chiều rộng bánh răng.
Bước 5: Xác định khoảng cách trục A giữa 2 bánh răng.
Bước 6: Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. Bước 7: Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A.
Bước 8: Xác định mođun, số răng và chiều rộng bánh răng. Bước 9: Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng.
Bước 10: Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột. Bước 11: Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền.