Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Thiết kế quy trình công nghệ và chế tạo cánh Turbine trục đứng công suất 5KW bằng vật liệu composite
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ TẠO CÁNH TURBINE
TRỤC ĐỨNG CÔNG SUẤT 5KW BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE.
Học viên : Lê Thu Huyền
Lớp : Cao học k14-KTCK
Chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí
Giáo viên hƣớng dẫn : PGS.TS Ngô Nhƣ Khoa
BAN ĐÀO TẠO
SAU ĐẠI HỌC
HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGÔ NHƢ KHOA
HỌC VIÊN
LÊ THU HUYỀN
`Thái Nguyên, 2014
i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Lê Thu Huyền
Học viên lớp cao học khóa 14- Kỹ thuật cơ khí- Trƣờng ĐHKTCN Thái Nguyên.
Sau hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trƣờng, tôi lựa chọn thực
hiện đề tài: “ Thiết kế quy trình công nghệ và chế tạo cánh turbine trục đứng
công suất 5KW bằng vật liệu composite”.
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung luận văn này là do chính bản thân tôi thực
hiện dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Ngô Nhƣ Khoa, cùng với các tài liệu đã đƣợc
trích dẫn trong phần tài liệu tham khảo ở phần cuối luận văn.
Thái Nguyên, ngày……. tháng…….năm 2014
Học viên
Lê Thu Huyền
ii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
LỜI CẢM ƠN
Học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn PGS.TS Ngô
Nhƣ Khoa đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn , giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và động
viên trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Học viên trân trọng cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trƣờng Đại học Kỹ thuật
công nghiệp Thái Nguyên đã nhiệt tình dạy dỗ trong cả khóa học.
Cảm ơn các thầy cô giáo trong Trung tâm thí nghiệm và phòng đào tạo sau đại
học vì sự giúp đỡ tận tình.
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ về mọi mặt trong thời gian
qua để luận văn đƣợc hoàn thành đúng tiến độ.
Mặc dù đã cố gắng, song do điều kiện về thời gian và kinh nghiệm thực tế còn
nhiều hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, tôi rất mong nhận đƣợc sự
đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng nhƣ của bạn bè đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày…….tháng…….năm 2014
Học viên
Lê Thu Huyền
iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
iv
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC..................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................. ix
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................ x
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu............................................................................5
3. Dự kiến kết quả đạt đƣợc. .......................................................................................5
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.........................................................................................6
5. Ý nghĩa ....................................................................................................................6
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ............... 7
1.1. Tổng quan về vật liệu composite .........................................................................7
1.1.1. Khái niệm composite........................................................................................7
1.1.2. Cấu tạo của vật liệu composite. ........................................................................7
1.2. Công nghệ chế tạo các kết cấu dạng tấm, vỏ bằng vật liệu composite ..............14
1.3. Ứng dụng vật liệu composite lớp trong sản xuất cánh turbine. .........................21
1.4. Phân tích kết cấu cánh, điều kiện làm việc, quy mô sản xuất và vật liệu cánh
turbine gió công suất 5kW. .......................................................................................24
CHƢƠNG II: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA
VẬT LIỆU COPOSITE LỚP.................................................................................... 27
2.1. Cơ sở để xác định các môđun kỹ thuật ..............................................................27
2.1.1. Xác định bằng thí nghiệm. ..............................................................................27
2.1.2. Xác định bằng lý thuyết. ....................................................................... 31
2.2. Chế tạo mẫu vật liệu composite bằng phƣơng pháp lăn ép................................34
2.2.1. Chế tạo khuôn. ................................................................................................34
2.2.2. Chế tạo mẫu.....................................................................................................35
2.3. Thí nghiệm thử kéo và uốn trên các mẫu vật liệu..............................................37
2.3.1. Thí nghiệm kéo. ..............................................................................................37
v
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2.3.2. Thí nghiệm uốn. ..............................................................................................41
CHƢƠNG 3: CHẾ TẠO CÁNH TURBINE GIÓ TRỤC ĐỨNG CÔNG SUẤT
5KW .......................................................................................................................... 45
3.1. Phân tích chi tiết và chọn phƣơng án gia công. .................................................45
3.2. Chế tạo khuôn. ...................................................................................................46
3.3. Chế tạo cánh turbine...........................................................................................47
3.3.1 Chế tạo các đoạn cánh turbine .........................................................................48
3.3.2. Nối các đoạn cánh và ghép các nửa cánh........................................................53
CHƢƠNG IV: THỬ NGHIỆM ĐẶC TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CÁNH TURBINE
GIÓ ĐÃ HOÀN THÀNH ......................................................................................... 56
4.1. Kiểm tra độ chính xác về kích thƣớc và hình dáng hình học của cánh chế tạo. 56
4.2. Kiểm tra độ cứng tế vi........................................................................................57
4.3. Kiểm tra khuyết tật và tỷ lệ sợi/ nhựa. ...............................................................59
4.4. Thí nghiệm uốn đánh giá cơ tính của cánh chế tạo............................................59
4.4.1. Cơ sở xác định thí nghiệm. .............................................................................59
4.4.2. Tiến hành thí nghiệm. .....................................................................................61
KẾT LUẬN CHUNG................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 66
vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Cánh đồng điện gió Helpershainvà Ulrichstein-Helpershain-Germany ........2
Hình 2. Các turbine gió đƣợc lắp ở ngoài biển ...........................................................2
Hình 3. Cánh turbine trục đứng...................................................................................3
Hình 4. Cánh turbine trục ngang.................................................................................3
Hình 5. Bản vẽ cánh turbine gió NACA 0015 ............................................................5
Hình 6. Cánh turbine gió NACA 0015 .......................................................................6
Hình 1.1 Nhựa Polyester.............................................................................................8
Hình 1.2. Nhựa Epoxy ................................................................................................9
Hình 1.3. Bột đá ........................................................................................................10
Hình 1.4. Vải sợi thủy tinh dạng vải dệt và sợi bện đã cắt đoạn...............................11
Hình 1.5. Vải sợi cacbon...........................................................................................12
Hình 1.6. Chế tạo vật liệu composite bằng phƣơng pháp lăn ép. .............................15
Hình 1.7. Phƣơng pháp phun hỗn hợp composite.....................................................16
Hình 1.8. Phƣơng pháp đùn ép..................................................................................18
Hình 1.9. Phƣơng pháp đúc chuyển nhựa .................................................................19
Hình 1.10. Phƣơng pháp đúc chân không .................................................................20
Hình 1.11. Cánh turbine gió B75 của hãng Siemens................................................21
Hình 1.12. Cánh turbine gió công suất 10W.............................................................22
Hình 1.13. Cánh turbine gió trục đứng công suất 300W của công ty Quingdao
Hongkun Wind ..........................................................................................................23
Hình 1.14. Cánh turbine gió NACA 0015 ................................................................24
Hình 2.1. Lớp vật liệu composite trực hƣớng ...........................................................27
Hình 2.2. Mẫu thí nghệm kéo....................................................................................28
Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm kéo ................................................................................28
Hình 2.4. Mô phỏng quá trình biến dạng kéo mẫu theo phƣơng cơ bản ..................29
Hình 2.5. Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ..................................................29
Hình 2.6. Xác định môđun đàn hồi kéo. ...................................................................29
Hình 2.7. Xác định hệ số Poisson .............................................................................30
Hình 2.8. Sơ đồ thí nghiệm cắt..................................................................................30
Hình 2.9. Biến dạng cắt của nhựa .............................................................................31