风力发电机主轴轴承等效寿命模型相似准则研究

为节约试验成本的同时又保证准确合理地研究风力发电机主轴轴承的可靠性性能,提出了针对尺寸等比例缩小模型进行寿命试验的相似准则。首先阐明了应用相似理论求解相似准则并进行仿真验证的流程方法;其次,基于风电主轴轴承的寿命影响因素与轴承寿命试验的条件参数等物理量运用量纲分析法得到等效寿命模型的相似准则;最后,通过ABAQUS软件和FE-SAFE软件对线接触单滚子模型的有限元仿真验证了相似准则的正确性。     

风力发电机主轴轴承加速寿命试验研究

主轴轴承是风电机组核心零部件之一，为保障机组可靠运行，防止轴承发生早期失效，在机组正式投入使用前，需要通过轴承加速寿命试验进行验证。以典型风电机组载荷为研究对象，分析了轮毂中心各方向载荷特征和分布规律，提出一种将工况载荷简化为试验载荷的等效方法。另外，虽然加速寿命试验可以通过提高试验载荷来缩短试验时间，但载荷超过一定限值会导致轴承发生塑形变形，影响试验结果判定，因此，基于轴承应力和载荷当量计算公式，通过逆向推导方式，完成轴承加速寿命试验过程中载荷限定条件的推导，并通过加速寿命试验对上述方法的有效性进行实际验证。     

一种风电偏航轴承的热处理工艺调试方法

为了提高风电偏航轴承沟道性能,延长轴承的使用寿命,需要通过工艺试验得到最佳热处理工艺。本文介绍了某风电偏航轴承沟道淬火技术要求,采用中频感应加热表面淬火加低温回火的热处理工艺,分别选用三种不同的工艺参数进行工艺试验,将每种工艺试验结果制备试样并进行金相检测和硬度分析,由试验结果得出符合要求的最佳工艺参数。     

基于加速寿命的机床主轴轴承寿命研究

主轴轴承作为数控机床的关键零部件,其性能对于机床加工精度及可靠性寿命具有重要的影响,但由于传统轴承可靠性寿命测试方法的限制,轴承可靠性寿命测试周期较长。基于加速寿命,结合变分模态分解(VMD)的轴承故障诊断方法,通过检测轴承的早期故障以结束其加速寿命测试,减少了轴承加速寿命测试周期。该研究对于提高机床主轴用高速角接触球轴承的可靠性寿命测试效率具有一定的实际应用价值。     

基于量纲相等的相似理论在打捞浮吊中的应用

大型海洋打捞设备设计成本和研发风险较高,通过缩比模型实验,运用相似理论对大的原型进行预测,为设计、控制和打捞提供指导.运用量纲分析方法建立流体相似理论,在几何相似和加速度相似的基础上,推出原型和模型的相似比.在AMESim软件中,建立伺服阀和液压系统的数学模型.在Simulink软件中,建立模糊PID仿真模型.结合两种模型做联合仿真分析,获取原型流量、响应时间等参数.对比预估结果与仿真分析,验证了相似理论的正确性.     

相似理论在高海况打捞浮吊中的应用

针对大型高海况打捞浮吊设计成本和研发风险较高的问题,通过缩比模型实验,运用相似理论对大的原型进行预测,为设计、控制和打捞提供指导。首先建立多坐标系的运动学模型,建立基于变幅机构的角速度和角加速度微分方程模型,得到了角速度-角加速度-位移-速度的数学关系;其次基于流体运动学方程的分析方法和量纲矩阵的方法推出导原型和模型的相似准则,两种方法推导的相似准则相一致,并在几何相似和加速度相似的基础上推导原型和模型的相似比;最后结合原型和模型的实验数据,验证了运动学模型和相似理论中关于时间、速度、流量等的结论。     

大型曲线齿锥齿轮复合加工中的激光淬火轨迹规划研究

为了实现大型螺旋锥齿轮经过一次装夹,完成铣削、激光表面淬火、磨削及精度检测的复合制造,针对直径2 500 mm螺旋锥齿轮齿槽两侧齿面的激光淬火问题进行了研究。在分析了自由曲面的激光表面淬火后~(【1】),提出了一种用于大型螺旋锥齿轮齿面激光表面淬火路径规划的方法。通过仿真及试验,验证了此种方法的合理性,为大型螺旋锥齿轮表面激光淬火的实现奠定了基础。     

风电主轴双支承圆锥滚子轴承疲劳寿命计算

针对直驱式风电机组主轴双支承圆锥滚子轴承组合，建立了一种轴承疲劳寿命理论计算方法。首先，在笛卡尔坐标系中对轴承滚道进行数学描述；其次，运用坐标变换原理建立滚子-滚道接触变形与套圈位移之间的数学关系，借助于变形协调条件和受力平衡条件解决滚子载荷分布的静不定求解问题，通过对模型的数值求解得到轴承内部每个滚子的载荷；然后，运用有限长线接触理论建立修形滚子与套圈滚道之间的弹性接触模型，计算得到滚子与滚道之间的接触应力分布和滚道边缘应力修正函数；最后，通过边缘应力修正函数修正当量滚子切片载荷，进而准确计算轴承疲劳寿命。实例分析结果表明：滚子素线修形量对滚子与滚道之间的接触应力分布和轴承疲劳寿命有显著影响，轴承疲劳寿命随滚子凸度系数增大先急剧上升，达到最大值后缓慢下降。     

基于PLM的MW级风电增速机脱开方法研究

分析了当前MW级风力发电机增速机与主轴脱开分离方法存在的问题,基于产品全生命周期管理(PLM)的基本思想,开展了风力发电机在新产品开发设计和在运行时的维修性设计研究,包括维修性方案设计、结构设计和工装设计等,以实现方便、快捷地进行维修。基于PLM基本思想风电增速机脱开方法,不但可以避免传统方法对主轴承造成的致命损伤及对主轴和增速机造成的二次伤害,不会影响风力发电机20年的运行寿命,同时还能缩短高空维修作业时间,减少人员和大型吊装设备的投入。并通过试验验证了该方案的可行性。     

角偏移的不确定性对主轴系统中角接触球轴承疲劳寿命的影响

研究在非理想安装条件下,轴承角偏移对主轴系统中轴承疲劳寿命的影响.为实现这一目的,首先介绍多轴承-主轴系统的分析模型,提出多自由度系统模型的求解方法,并对系统模型的有效性进行验证;其次,以四轴承-主轴系统为研究对象,考虑角偏移的不确定性,假设角偏移符合正态分布,基于系统模型分析不同主轴转速条件下,不同角偏移值时轴承内滚动体的接触力分布;最后,基于寿命理论,计算各轴承的疲劳寿命.结果表明:角偏移的不确定性可导致轴承寿命的显著分散性;对于系统中的预紧轴承,无角偏移时的疲劳寿命是角偏移存在条件下疲劳寿命的上限.随着主轴转速的降低,无角偏移时的轴承寿命与存在角偏移时的轴承寿命最小值的差异变得更大.     

一种相似常数的确定方法及其在转子模型设计中的应用

提出了一种基于优化理论的相似常数确定方法,即以相似常数为优化变量,以模型的某些功能相似指标为优化目标,采用合适的优化算法寻找出最优解,从而确定相似常数。继而将该方法应用于某转子系统缩比模型相似常数的确定,对方法的可行性进行了验证。根据该方法建立的缩比模型与原型满足特定相似,两者既可能完全相似也可能不完全相似,而根据相似理论建立的缩比模型仅仅是根据本文方法建立的所有缩比模型中的一个特例。该方法较好解决了不完全相似模型相似常数的合理取值问题。     

相似理论在采煤机螺旋滚筒结构设计中的应用

为了提高采煤机螺旋滚筒的截割性能,利用量纲分析法得到了滚筒截割系统的相似准则方程及各参数的相似比;以某型采煤机螺旋滚筒为原型,基于相似理论设计了一种新型大采高采煤机滚筒,并用采煤机滚筒辅助设计软件进行了相似性验证,再将其与缩尺模型进行对比分析。结果表明:相似模型与原型保持着良好的截割性能相似性,其切削面积比原型增加了17%,且基于相似理论的设计方法优于缩尺转换方法,为采煤机螺旋滚筒的快速设计提供了一种新途径。     

大型风电机组主轴轴承压紧工艺探讨

随着风电产业的日益发展,风电机组的功率呈现增长趋势。风机传动链的结构改变,选用的主轴轴承结构也有所变化。以往在主轴支撑结构中使用较多的调心滚子轴承正在逐渐地被圆锥滚子轴承方案所取代。本文主要介绍了某型风电机组圆锥滚子主轴轴承的装配工艺、安装要求,以及采用的轴承压紧3种方案的优缺点分析比较,为该结构主轴轴承装配工艺提供了参考。     

高能流密度面齿轮传动相似试验机理研究

高速重载工况下的面齿轮测试对试验台的性能要求很高,为了简化试验条件并降低试验成本,基于相似理论并采用量纲分析法推导出了面齿轮齿根弯曲应力和振动加速度的相似准则。通过试验测得相似工况下面齿轮的齿根弯曲应力和振动加速度,利用相似准则建立的面齿轮原型与相似模型参数的相似缩比关系估测实际高速重载下的弯曲应力及振动加速度,实现了高速重载面齿轮强度和动态性能的预测。     

机床主轴可靠性试验分析方法

机床主轴作为机床的关键功能部件,由于其高可靠性和高精度的特征,不宜采用传统的可靠性试验方法来缩短试验周期和分析小样本失效寿命数据。首先对机床主轴可靠性试验系统进行阐述,然后对应用于机床主轴可靠性试验中的加速寿命试验和基于性能退化数据的可靠性分析的研究现状和统计分析方法进行阐述。提出并分析了加速应力选取、最大加速应力水平选取、失效判据和小样本分析对机床主轴可靠性试验可信度的影响。对加速退化试验和振动噪声信号分析在机床主轴可靠性试验中的应用进行展望。     

圆锥滚子轴承载荷比对寿命的影响

分析了不同加载方式下圆锥滚子轴承内部载荷分布情况,在此基础上根据失效概率乘积定律对滚道寿命进行统计处理,得到轴承额定疲劳寿命的计算方法。以30311圆锥滚子轴承为例分析得到不同载荷比下轴承的内部载荷分布情况及轴承寿命,并基于Romax CLOUD对不同径向、轴向载荷比下轴承载荷分布及接触应力进行仿真分析,验证了理论分析的正确性。采用分组淘汰试验对寿命理论计算进行验证,在相同当量动载荷时不同载荷比下轴承寿命也不同,与理论分析一致。     

振动筛试验模型和原型相似试验研究

通过对27 m2大型直线振动筛及缩比为1:10的相似试验模型筛的试验模态分析,得到其幅频特性曲线并提取其中6阶固有频率,测试分析出其模态振型.根据相似理论,通过对原型筛与相似试验模型筛的固有频率对比,得出二者固有频率的相对误差小于8.62%.通过对原型筛及其相似试验模型筛的振型分析对比,发现二者各阶振型基本一致.结果表明,用模态分析法可以直观有效地得到直线振动筛的固有特性参数,为提高直线振动筛的使用寿命和可靠性以及结构优化设计提供了理论依据,证实了利用缩小比例的相似试验模型筛进行试验模态分析的有效性,验证了相似模型与原型的试验数据的一致性和可靠性.从而可知振动筛试验模型可以近似代替原型样机进行试验模态分析,对相似模型试验研究提供了参考.     

风电齿轮箱加速疲劳寿命试验验证

对于风电齿轮箱的高可靠性要求,都是通过加速疲劳寿命试验的技术方法来验证齿轮箱的疲劳可靠性。根据主机厂提供的齿轮箱设计载荷谱,确定额定载荷在额定转速下运转的时间;应用Miner理论,确定风电齿轮箱加速疲劳寿命试验的试验步骤,以此试验后的结果来验证齿轮箱的疲劳可靠性。     

齿圈淬火裂纹和变形的防治

分析了风电轴承齿圈表面淬火变形和裂纹的原因和防治方法。对淬火工艺改进，取得了良好的效果。     

大型碟式太阳能聚光器网架缩模相似设计及数值模拟

开展了25 k W大型碟式太阳能聚光器网架缩比模型相似准则分析并进行了相似设计,根据网架原型与缩比模型的静动力相似参数,建立了原型及缩比网架的有限元模型,通过对原型和缩比网架的力学特性数值模拟,揭示了不同工况下二者在位移、应力及自振特性方面的相似关系。结果表明,不同工况下缩比模型与原型的数值模拟结果误差均小于5%,二者在位移和应力分布及各阶振型上基本一致;网架基频频率相似误差较大,为进一步降低基频相似误差,缩比模型应增加构件侧向弯曲刚度,所作研究能够为后续网架模型的精确制作与模型试验提供参考。