一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]主機(jī)架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中關(guān)鍵部件，承擔(dān)抵抗來(lái)自己葉輪中心的載荷作用，把載荷傳遞給塔架，這對(duì)主機(jī)架強(qiáng)度提出了很高的要求。為了滿足強(qiáng)度要求，一般都是用材料力學(xué)、理論力學(xué)和彈性力學(xué)所提供的公式來(lái)算進(jìn)行分析計(jì)算，而其中有許多簡(jiǎn)化條件使計(jì)算精度很低。為了確保主機(jī)架的安全可靠運(yùn)行，常采用加大安全系數(shù)的方法，但其結(jié)果是結(jié)構(gòu)尺寸加大、浪費(fèi)材料、有時(shí)還會(huì)造成結(jié)構(gòu)性能的降低。有些主機(jī)架設(shè)計(jì)得非常笨重而巨大，主機(jī)架過(guò)重增加了制造成本。因?yàn)閷?duì)主機(jī)架進(jìn)行精確的優(yōu)化設(shè)計(jì)和精確的強(qiáng)度分析尤為重要。采用聯(lián)合分析的方法，利用UG軟件和ANSYS有限元分析軟件對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)架進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算和受力分析。通過(guò)UG軟件作出主機(jī)架的模型圖，根據(jù)作圖的方法和步驟對(duì)模型圖進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。并將UG模型圖轉(zhuǎn)化成格式再導(dǎo)入ANSYS分析軟件中進(jìn)行有限元分析。分析結(jié)果表明:該方法能夠比較準(zhǔn)確地反映主機(jī)架受力和變形情況，與理論估算相比具有計(jì)算精確、主機(jī)架結(jié)構(gòu)布局合理、重量輕、修改方便等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法，從而有利于能夠更加精準(zhǔn)計(jì)算主機(jī)架的強(qiáng)度性能，且可同時(shí)計(jì)算多個(gè)工況，擴(kuò)大適用范圍。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法，通過(guò)現(xiàn)有的有限元軟件為平臺(tái)實(shí)施建模，最后定義各個(gè)部件材料屬性，進(jìn)行計(jì)算，得出變形及應(yīng)力云圖，建模過(guò)程中主要包括以下步驟:
[0006](I)首先，為了更準(zhǔn)確的計(jì)算主機(jī)架，我們要把主軸、主軸承、齒輪箱、主機(jī)架、偏行軸承和塔架考慮進(jìn)來(lái)；
[0007](2)其次，主軸和齒輪箱采用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬；主軸承和主軸采用MPC連接，齒輪箱與支撐也是采用MPC連接；
[0008](3)把主機(jī)架、主軸承和齒輪箱支撐組成一個(gè)整體考慮。
[0009](4)主機(jī)架采用殼單元；主軸承、齒輪箱支撐、偏航軸承和塔架采用實(shí)體單元；
[0010](5)采用兩種方式對(duì)模型加載:第一種是直接把輪轂中心的載荷加在主軸上，約束塔架最底部面；第二種是在塔頂中心建立節(jié)點(diǎn)，通過(guò)MPC單元將節(jié)點(diǎn)與塔架最下面建立剛度連接，把塔頂中心處的載荷加到節(jié)點(diǎn)上，約束主軸處的節(jié)點(diǎn)。
[0011]本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法的有益效果為:所執(zhí)行步驟首先通過(guò)在有限元軟件中進(jìn)行建模；最后定義各個(gè)部件材料屬性，計(jì)算得出變形及應(yīng)力云圖；從而有利于精準(zhǔn)的計(jì)算主機(jī)架的強(qiáng)度性能，且可同時(shí)計(jì)算多個(gè)工況，有利于節(jié)省時(shí)間、節(jié)約成本，非常適于大范圍推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面根據(jù)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法的計(jì)算模型；
[0014]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法的細(xì)節(jié)模型。
[0015]圖3載荷坐標(biāo)變換計(jì)算公式。
[0016]圖中:
[0017]1、主軸；2、主機(jī)架；3、主軸承；4、塔架；5、偏航軸承；6、齒輪箱支撐；7、齒輪箱
[0018]8、塔頂節(jié)點(diǎn)；9、塔架下端面；
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法，其步驟主要包括:
[0020](I)以現(xiàn)有的有限元軟件為平臺(tái)，實(shí)施建模，把主軸1、主軸承3、齒輪箱7、主機(jī)架
2、偏行軸承5和塔架6考慮進(jìn)來(lái)；
[0021](2)其次，主軸I和齒輪箱7采用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬；主軸承3和主軸I采用MPC連接，齒輪箱7與支撐6也是采用MPC連接，如圖3所示；
[0022](3)把主機(jī)架2、主軸承3和齒輪箱支撐6組成一個(gè)整體考慮。主機(jī)架2采用殼單元；主軸承3、齒輪箱支撐6、偏航軸承5和塔架6采用實(shí)體單元；
[0023](4)最后，定義各個(gè)部件材料屬性，進(jìn)行計(jì)算，得出變形及應(yīng)力云圖。
[0024]如圖3所示，采用兩種方式對(duì)模型加載:第一種是直接把輪轂中心的載荷加在主軸上，約束塔架最底部面；第二種(圖2所示)是在塔頂中心建立節(jié)點(diǎn)，通過(guò)MPC單元將節(jié)點(diǎn)與塔架最下面建立剛度連接，把塔頂中心處的載荷加到節(jié)點(diǎn)上，約束主軸處的節(jié)點(diǎn)，得到主機(jī)架中心多個(gè)載荷工況的應(yīng)力及其云圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法，其特征在于:減少所要計(jì)算的模型單元數(shù)，殼單元用來(lái)算疲勞更精確。
2.根據(jù)權(quán)利要求1,把主軸、主軸承、齒輪箱、主機(jī)架、偏行軸承和塔架考慮進(jìn)來(lái)；主軸和齒輪箱采用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬；主軸承和主軸采用MPC連接，齒輪箱與支撐也是采用MPC連接；把主機(jī)架、主軸承和齒輪箱支撐組成一個(gè)整體考慮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，主機(jī)架采用殼單元；主軸承、齒輪箱支撐、偏航軸承和塔架采用實(shí)體單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，采用兩種方式對(duì)模型加載:第一種是直接把輪轂中心的載荷加在主軸上，約束塔架最底部面；第二種是在塔頂中心建立節(jié)點(diǎn)，通過(guò)MPC單元將節(jié)點(diǎn)與塔架最下面建立剛度連接，把塔頂中心處的載荷加到節(jié)點(diǎn)上，約束主軸處的節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法，其特征在于:能很好的模擬主機(jī)架受力。
【專利摘要】一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)架強(qiáng)度計(jì)算方法，通過(guò)現(xiàn)有的有限元軟件為平臺(tái)實(shí)施建模，最后定義各個(gè)部件材料屬性，進(jìn)行計(jì)算，得出變形及應(yīng)力云圖，建模過(guò)程中主要包括要把主軸、主軸承、齒輪箱、主機(jī)架、偏行軸承和塔架考慮進(jìn)來(lái)，考慮兩種方式加載。本發(fā)明有益效果為：有利于精準(zhǔn)的計(jì)算主機(jī)架的強(qiáng)度性能，且可同時(shí)計(jì)算多個(gè)工況，有利于節(jié)省時(shí)間、節(jié)約成本，非常適于大范圍推廣。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104699913
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510132809
【發(fā)明人】李 榮
【申請(qǐng)人】北京博比風(fēng)電科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日