风力发电机组变桨轴承建模方法的研究

变桨轴承是风力发电机组的重要组成部分,由于结构和工况的复杂性,多采用有限元仿真分析的方法进行设计和研究,建立合理有效的有限元模型是有限元分析的基础和关键。以赫兹接触理论为基础,利用Hypermesh和ANSYS进行分别建立1.5MW风机内齿型双排四点接触球轴承的实体单元模型和弹簧单元模型,通过有限元仿真分析,对两种模型进行分析评估,得到风力发电机组内齿型双排四点接触球变桨轴承的两种建模方法,此研究工作为风电机组及大型轴承的设计提供理论依据和参考。     

风力发电机组变桨控制系统分析

介绍了风力发电机组变桨系统的工作原理;研究了兆瓦级风力发电机组变桨距控制机构,对液压变桨距机构和电变桨机构的结构和各部分的功能作用做了详细的分析。     

风力发电机变桨轴承力学分析

为提高风力发电机变桨轴承的可靠性和设计水平,根据受力与变形的关系推导出变桨轴承滚道上载荷分布的计算公式,并通过实例计算得出变桨轴承在某一负游隙时,具有最大的承载力.     

泥浆泵用圆柱滚子轴承外圈断裂分析

针对泥浆泵用圆柱滚子轴承使用不久即发生断裂的情况,将故障轴承返厂详细分析,找出了断裂原因,并采取了相应措施,避免了轴承断裂的再次发生。     

MW级风力发电机组变桨螺栓疲劳寿命分析

基于德国船级社Germanisher Lloyd(GL)认证规范,在有限元软件MSC/Marc中对变桨螺栓进行了疲劳应力分析,得到载荷-应力历程;将多体动力学软件Bladed中计算得到的时间-载荷历程与载荷-应力曲线进行通道合并,处理成疲劳分析的时间-应力历程(随机载荷谱),并通过雨流计数法将随机载荷谱处理成规律性的载荷谱.同时依据VDI2230规范建立S-N曲线并对其进行修正,最后运用Palmgren-Miner线性损伤理论得到螺栓最终的损伤值.研究结果表明变桨螺栓在20年的设计寿命中不会发生疲劳破坏.     

基于ANSYS的卡轮轴承外圈断裂原因分析

基于ANSYS有限元分析软件,建立了卡轮轴承滚子与套圈接触模型和外圈简化梁模型,对其进行了静力学结构分析,分析结果表明:卡轮轴承外圈上的最大应力超过了材料的强度极限,其外圈断裂属于过载断裂;有限元分析结果与理论结果较吻合,证明了有限元分析的正确性。     

兆瓦级风力发电机组变桨系统分析

分析变桨系统工作原理,介绍变桨系统的构成和控制策略。     

风力发电机变桨轴承载荷谱的处理

针对风力发电机变桨轴承校核计算中风机制造商提供的载荷数据不能直接用于计算的问题,结合实例介绍了载荷数据的处理方法。     

偏航、变桨轴承疲劳寿命的计算

计算了偏航、变桨轴承在轴向力、径向力和倾覆力矩共同作用下的最大钢球载荷,并根据Hertz接触理论计算了钢球组载荷分布的轴向和径向分量,将两者合成得到了钢球组的实际载荷分布,根据Lundberg-Palmgren理论,计算了内、外圈沟道的当量动载荷和额定动载荷,通过计算偏航、变桨轴承内、外圈的疲劳寿命得到整个轴承的疲劳寿命。     

风力发电机变桨轴承微动磨损与防护

分析了变桨轴承振动载荷及失效形式,指出在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要其失效形式是滚动体和滚道之间发生的微动磨损损伤.通过微动试验,分析了变桨轴承中微动磨损的磨损运行机制以及润滑脂的润滑效果与微动次数、位移的关系.为减小变桨轴承微动磨损,从润滑和机械方面提出了微动磨损防护的具体措施.结果表明:微动磨损程度随载荷减小、接触角度增加和材料硬度增高而减小;通过采用含渗透能力强、抗磨添加剂及抗锈蚀剂的合成润滑脂,减小桨叶振动、改进变桨轴承结构、增加套圈接触面表面强度等措施,可减缓变桨轴承的微动磨损.     

风力发电机组变桨系统的设计

为了解决风力发电机组在复杂多变的风况下,能够基本保持其发电机稳定运转的问题,将PLC、变频器技术应用到风力发电机的变桨系统中。开展了变桨系统自动控制的分析,建立了PLC、变频器和变桨电机之间的关系,利用PLC及PLC的模拟量输入模块对风电场自然风风速以及风力发电机组3片桨叶的桨距角度进行了数据信息的采集,并自动进行了内部数据的处理;然后再通过对变频器的输出控制进而控制变桨电机的工作状态,使3片桨叶旋转到与自然风风速相对应的桨距角度。在发电机能自动保持稳定运转的基础上,对其性能进行了评价。分析和验证结果表明,该系统实现了对风力发电机组变桨系统的自动控制。     

MW级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的强度分析

针对某MW级风电机组变桨轴承与轮毂连接螺栓强度设计问题,利用ANSYS软件建立了该变桨轴承与轮毂连接螺栓仿真模型,通过对变桨轴承的受力分析和变桨轴承、螺栓有限元模拟方法的研究,基于GL规范分别利用有限元方法和理论分析方法对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明,螺栓的极限强度和疲劳强度满足设计要求,极限计算中有限元分析结果和理论分析结果基本一致,接触面之间不会发生使螺栓承受剪切力的滑移。该研究结果为风机变桨轴承和轮毂连接螺栓设计提供了参考。     

兆瓦级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的疲劳分析

针对1. 5 MW级风电机组叶片与轮毂连接处变桨轴承上的螺栓,提出一种计算连接螺栓的疲劳损伤值的方法。首先,运用Abaqus软件建立合理的有限元模型,对叶根中心处加弯矩载荷,利用Matlab完成弯矩时间历程谱转换成应力时间历程谱。最后对应力时间历程谱进行雨流计数法处理,再利用Miner线性累计损伤理论和S-N曲线对螺栓进行疲劳分析计算。结果表明螺栓的疲劳损伤值在安全范围内,风机到达使用寿命前螺栓的疲劳损伤很小。研究工作可以指导整个风机上连接螺栓的优化设计,为螺栓疲劳设计和寿命分析提供参考。     

轴承外圈冷辗断裂原因分析

采用管坯冷辗轴承外圈时发现约有1%的套圈发生断裂,对冷辗断裂的63/28轴承外圈及管坯进行检验分析,结果表明:钢管内壁附近材质疏松是导致冷辗外圈断裂的主要原因.     

风电变桨轴承摩擦力矩的测量

通过试验机对风电变桨轴承加载径向和轴向压力,模拟风电轴承的实际工况,通过工控机直接测量并实时记录输出试验数据,从而得到变桨轴承的启动摩擦力矩及旋转状态时的即时摩擦力矩,并分析测试数据以判定风电变桨轴承是否满足设计要求。     

风力发电机组液压变桨机构运动与强度分析

将各个构件的Solidworks实体模型导入ANSYS中,生成柔性体模态中性文件,将该柔性体导入ADAMS中替换原有的刚性体,建立变桨机构的刚柔混合体模型。利用ADAMS对风力发电机组变桨机构的模型进行变桨精度分析,发现实际变桨速度和角位移与理论值有一定误差,提出了在桨叶盘上增设位置传感器,利用传感器发出的信号控制液压缸动作,对变桨误差进行补偿;将运动仿真过程中产生的零件载荷文件,导入ANSYS中,对关键零件进行强度分析,指出了各零件易破坏位置与最大应力位置,设计时应注意保护。     

变桨轴承套圈堵塞孔位置确定方法

变桨轴承套圈堵塞孔即滚珠装配工艺孔,位于轴承套圈的软带区域,该区域硬度较低,抗碾压能力较弱是轴承套圈的薄弱环节,因此堵塞孔的位置选择是否合适决定了变桨轴承的强度与寿命。针对MW级风电机组变桨轴承套圈堵塞孔位置的确定问题,对其轴承的结构、几何和受载特性进行了分析,建立了轴承内圈载荷分布的静力学模型,基于载荷分布计算结果提出了堵塞孔位置的快速确定方法;并且采用有限元方法分析了变桨系统中轴承的接触载荷分布,验证了堵塞孔位置快速确定方法的准确性。     

风电机组变桨轴承螺栓失效形式分析与处理措施

风能是一种清洁能源,大力开发和利用风能资源能促进我国的能源战略调整,助力实现可持续发展。风电项目中,风电机组有助于将风能转变为电能,由于整个机组的构成复杂,机组运行中的可靠性不够,经常因为变桨轴承螺栓失效等影响机组运行。现阶段,随着风电事业的日渐进步,变桨轴承螺栓失效问题越发引起了人们的关注,相关企业需采取有效的预防与处理策略。基于此,本文针对风电机组变桨轴承螺栓失效形式展开了详细的分析,提出了对应的处理措施,对提高风电机组运行可靠性具有指导价值。     

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。     

考虑支撑结构及螺栓连接的变桨轴承强度分析

针对MW级风电机组变桨轴承静强度与疲劳强度分析的问题,建立了考虑轴承支撑结构刚度及螺栓连接的"叶片-轴承-轮毂"整体等效有限元模型。变桨轴承等效模型中滚球与滚道接触采用非线性弹簧等效,弹簧刚度利用Herz理论进行计算,并将弹簧节点与滚道曲面采用刚性联接,模拟滚球与滚道的接触边界条件;轴承与叶片、轮毂的螺栓连接采用梁单元进行等效,两端分别与被联接零件刚性联接,模拟轮毂-轴承-叶片螺栓联接接触边界条件;模型中弹簧载荷即为滚球载荷,基于Herz接触理论将得到的滚球载荷转化为接触应力,并可以分析滚球接触角变化与套圈变形及应力。采用此模型并结合ISO标准可以在考虑支撑结构及螺栓连接的基础上有效地分析变桨轴承静强度及疲劳强度,并且减少大规模接触计算,提高了计算效率。