基于3D打印技術(shù)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)

張龍 馮博楷 張福財(cái)

摘? 要：基于深海潛水泵機(jī)構(gòu)原理，采用SolidWorks建模軟件，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置。轉(zhuǎn)換裝置由24個(gè)葉片的葉輪、12個(gè)葉片的葉輪、6個(gè)葉片的葉輪和3個(gè)葉片的葉輪、階梯軸以及動(dòng)力裝置外殼組成。同時(shí)，將3D數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)相結(jié)合，制作了風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置模型，從模型看出風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置裝配合理。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置;創(chuàng)新設(shè)計(jì);SolidWorks

中圖分類號(hào)：TM614? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(huán)境污染的加重，迫使人們不斷尋找新的能源。風(fēng)能，作為一種可循環(huán)利用、清潔綠色的能源，一直受到科學(xué)工作者的重視。在此背景下，設(shè)計(jì)一款風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，借助3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)體制作，探討了基于3D打印技術(shù)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置工作機(jī)理

風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于深海潛水泵，其爆炸圖如圖1所示。

整個(gè)裝置主要是由四個(gè)葉片數(shù)不同的葉輪、底座、階梯軸、外殼構(gòu)成，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了讓軸的轉(zhuǎn)速一級(jí)一級(jí)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(jī)通過(guò)管道輸入到有24個(gè)葉片的葉輪底座中，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng);壓縮空氣通過(guò)底座下端輸送到有12個(gè)葉片的葉輪底座中，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng);一直到有6個(gè)和3個(gè)葉片的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)過(guò)程中，推動(dòng)工具的速度會(huì)隨著葉輪轉(zhuǎn)速的提高而提高，從最初的速度提高三級(jí)后勻速行駛。

風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置葉輪直徑D與葉片數(shù)和葉片高度有關(guān)，可按下式[1]計(jì)算：

3 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前綠色環(huán)保環(huán)境下，基于深海潛水泵機(jī)構(gòu)原理，采用SolidWorks建模軟件，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)了風(fēng)能轉(zhuǎn)化裝置。轉(zhuǎn)換裝置由24個(gè)葉片的葉輪、12個(gè)葉片的葉輪、6個(gè)葉片的葉輪、3個(gè)葉片的葉輪、階梯軸以及動(dòng)力裝置外殼組成。同時(shí)，將3D數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)相結(jié)合，采用桌面級(jí)3D打印機(jī)FDM制作了風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置模型，從模型看出轉(zhuǎn)換裝置裝配合理，但其實(shí)驗(yàn)研究有待進(jìn)一步開(kāi)展。

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