基于3D打印技術的風能轉換裝置創新設計

張龍 馮博楷 張福財

摘? 要：基于深海潛水泵機構原理，采用SolidWorks建模軟件，創新性設計了風能轉換裝置。轉換裝置由24個葉片的葉輪、12個葉片的葉輪、6個葉片的葉輪和3個葉片的葉輪、階梯軸以及動力裝置外殼組成。同時，將3D數字創新設計與3D打印技術相結合，制作了風能轉換裝置模型，從模型看出風能轉換裝置裝配合理。

關鍵詞：3D打印技術;風能轉換裝置;創新設計;SolidWorks

中圖分類號：TM614? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0056-02

Abstract： Based on the principle of deep-sea submersible pump mechanism， the wind energy conversion device is innovatively designed using SolidWorks modeling software. The conversion device is composed of 24 blade impellers， 12 blade impellers， 6 blade impellers， 3 blade impellers， stepped shafts and the shell of the power plant. At the same time， the model of wind energy conversion device is made by combining 3D digital innovative design with 3D printing technology. It can be seen from the model that the assembly of wind energy conversion device is reasonable.

Keywords： 3D printing technology; wind energy conversion device; innovative design; SolidWorks

引言

自然資源的匱乏，環境污染的加重，迫使人們不斷尋找新的能源。風能，作為一種可循環利用、清潔綠色的能源，一直受到科學工作者的重視。在此背景下，設計一款風能轉換裝置，直接實現風能向機械能的轉換。同時，借助3D打印技術實現風能轉換裝置的實體制作，探討了基于3D打印技術的風能轉換裝置機構創新設計。

1 風能轉換裝置工作機理

風能轉換裝置的設計靈感來源于深海潛水泵，其爆炸圖如圖1所示。

整個裝置主要是由四個葉片數不同的葉輪、底座、階梯軸、外殼構成，這樣設計的目的是為了讓軸的轉速一級一級地逐漸提高，防止速度太快造成軸的損壞或者出事故。將氣體借助壓縮機通過管道輸入到有24個葉片的葉輪底座中，推動葉輪轉動;壓縮空氣通過底座下端輸送到有12個葉片的葉輪底座中，推動葉輪轉動;一直到有6個和3個葉片的葉輪轉動。這個過程中，推動工具的速度會隨著葉輪轉速的提高而提高，從最初的速度提高三級后勻速行駛。

風能轉換裝置葉輪直徑D與葉片數和葉片高度有關，可按下式[1]計算：

3 結束語

在當前綠色環保環境下，基于深海潛水泵機構原理，采用SolidWorks建模軟件，創新性設計了風能轉化裝置。轉換裝置由24個葉片的葉輪、12個葉片的葉輪、6個葉片的葉輪、3個葉片的葉輪、階梯軸以及動力裝置外殼組成。同時，將3D數字創新設計與3D打印技術相結合，采用桌面級3D打印機FDM制作了風能轉換裝置模型，從模型看出轉換裝置裝配合理，但其實驗研究有待進一步開展。

參考文獻：

[1]徐艷飛.小型垂直軸風力機葉輪動力性能研究[D].三峽大學，2012.

[2]朱艷萍，楊志強，徐創.低比轉速雙吸泵葉輪的幾何參數對外特性的影響[J].通用機械，2018（12）：50-53.

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