一種風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，目前主流水平軸風力發(fā)電機組采用單軸承支撐的雙饋型風力發(fā)電機組，其主要傳動結(jié)構(gòu)為在主軸的前端安裝有風輪，后端與齒輪箱連接，而中間通過軸承固定。風輪的旋轉(zhuǎn)扭矩通過主軸傳遞給齒輪箱，再經(jīng)過齒輪箱升速后傳遞給發(fā)電機發(fā)電；主軸承座承把主軸的徑向力和軸向力傳遞給主機架。由此可見，主軸座是風力發(fā)電機組的核心承力部件，主軸座的強度顯得更加重要；因此，為了避免主軸座工作狀態(tài)的不穩(wěn)定和不安全因素，往往需要對主軸座進行強度計算，一般都是用材料力學、理論力學和彈性力學所提供的公式來算進行分析計算，而其中有許多簡化條件使計算精度很低。為了確保主軸座的安全可靠，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、浪費材料、有時還會造成結(jié)構(gòu)性能的降低。現(xiàn)有的有限元分析軟件可用于覆蓋結(jié)構(gòu)、溫度、流體、電磁場和多物理場耦合等研宄領(lǐng)域，具備結(jié)構(gòu)分析功能，功能包括結(jié)構(gòu)、溫度、強度、流體及流固耦合的分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法，從而有利于能夠更加精準計算主軸座的強度性能，且可同時計算多個工況，擴大適用范圍。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]一種風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法，通過現(xiàn)有的有限元軟件為平臺實施建模，最后定義各個部件材料屬性，進行計算，得出變形及應(yīng)力云圖，建模過程中主要包括以下步驟:
[0006](I)首先，將輪轂中心的載荷通過坐標變換等效到軸承座處載荷；
[0007](2)其次，軸承座處徑載荷采用SIN分布作用在軸承內(nèi)圈上。軸上載荷平均分布在軸承內(nèi)圈上；
[0008]單位徑向載荷采用SIN分布每15度加載一次，得到24種計算工況，加上軸上載荷一共25種工況。
[0009](3)軸承座和軸承通過共用節(jié)點實現(xiàn)一體化；
[0010]軸承座與主機架的通過螺栓連接:螺栓頭采用SOLID187單元，螺栓桿采用BEAM188單元，螺栓與主機架連接采用SHELL93單元模擬，螺栓與軸承座的連接采用接觸單元模擬。
[0011]本發(fā)明所述的風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法的有益效果為:所執(zhí)行步驟首先通過在有限元軟件中進行建模，將主軸承和主機架采用實體單元模擬，螺栓采用梁單元模擬；此外，還包括在軸承座內(nèi)圈節(jié)點施加徑向和軸向載荷，對主機架和偏航軸承拉觸面施加全部約束；最后定義各個部件材料屬性，計算得出變形及應(yīng)力云圖；從而有利于精準的計算主軸座的強度性能，且可同時計算多個工況，有利于節(jié)省時間、節(jié)約成本，非常適于大范圍推廣。
【附圖說明】
[0012]下面根據(jù)實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0013]圖1是本發(fā)明實施例所述風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法的計算模型；
[0014]圖2是本發(fā)明實施例所述風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法的細節(jié)模型。
[0015]圖3載荷坐標變換計算公式。
[0016]圖中:
[0017]1、主軸承座；2、主軸承；3、主機架；4、螺栓；
[0018]5、螺栓頭；6、螺栓桿；7、pretsl79 ;8、軸承內(nèi)圈；9、主機架和偏航軸承接觸面；
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明所述的風力發(fā)電機組主軸座強度計算方法，其步驟主要包括:
[0020](I)以現(xiàn)有的有限元軟件為平臺，實施建模，首先將將輪轂中心的載荷通過坐標變換等效到軸承座處載荷；
[0021](2)其次，軸承座處徑載荷采用SIN分布作用在軸承內(nèi)圈8上。軸上載荷平均分布在軸承內(nèi)圈8上；軸承座I和軸承2通過共用節(jié)點實現(xiàn)一體化；
[0022](3)軸承座I與主機架3的通過螺栓4連接:螺栓5頭采用SOLID187單元，螺栓桿6采用BEAM188單元，螺栓與主機架連接采用SHELL93單元模擬，螺栓與軸承座的連接采用接觸單元模擬。
[0023](4)最后，定義各個部件材料屬性，進行計算，得出變形及應(yīng)力云圖。
[0024]如圖3所示，本發(fā)明所述的風力發(fā)電機組主軸座強度所采用的載荷坐標轉(zhuǎn)換計算方法。輪轂中心載荷通過坐標變換得到徑向的力和它的方向。根據(jù)徑向力和方向，結(jié)合25個工況算出的單位載荷進行合成，得到輪轂中心多個載荷工況的應(yīng)力及其云圖。
另外，主機架施加位置約束的具體方式為:主機架和偏航軸承拉觸面施加全部約束。
【主權(quán)項】
1.一種風力發(fā)電機組主軸強度計算方法，其特征在于:軸承座與主機架的通過螺栓連接:螺栓頭采用S0LID187單元，螺栓桿采用BEAM188單元，螺栓與主機架連接采用SHELL93單元模擬，螺栓與軸承座的連接采用接觸單元模擬。2.根據(jù)權(quán)利要求1，將輪轂中心的載荷通過坐標變換等效到軸承座處載荷。3.根據(jù)權(quán)利要求1，軸承座處徑載荷采用SIN分布作用在軸承內(nèi)圈上。軸上載荷平均分布在軸承內(nèi)圈上。4.根據(jù)權(quán)利要求1，單位徑向載荷采用SIN分布每15度加載一次，得到24種計算工況，加上軸上載荷一共25種工況。5.根據(jù)權(quán)利要求1，一種風力發(fā)電機組主軸強度計算方法，其特征在于:軸承座和軸承通過共用節(jié)點實現(xiàn)一體化。
【專利摘要】一種風力發(fā)電機組主軸承強度計算方法，通過現(xiàn)有的有限元軟件為平臺實施建模，最后定義各個部件材料屬性，進行計算，得出變形及應(yīng)力云圖，建模過程中主要包括將首先通過在有限元軟件中進行建模，將主軸承和主機架采用實體單元模擬，螺栓采用梁單元模擬；此外，還包括在軸承座內(nèi)圈節(jié)點施加徑向和軸向載荷，對主機架和偏航軸承拉觸面施加全部約束。本發(fā)明有益效果為：有利于精準的計算主軸的強度性能，且可同時計算多個工況，有利于節(jié)省時間、節(jié)約成本，非常適于大范圍推廣。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN104915467
【申請?zhí)枴緾N201510131353
【發(fā)明人】章建鋒
【申請人】北京博比風電科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月6日