MW級(jí)風(fēng)力機(jī)偏航軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其力學(xué)性能影響的研究.pdf

1、隨著社會(huì)高效發(fā)展并持續(xù)消耗有限礦物資源的同時(shí)，風(fēng)能作為一種潔凈無污染的自然能源越來越受世界各國(guó)的關(guān)注，隨后風(fēng)力發(fā)電行業(yè)在世界各國(guó)迅速崛起并得到快速發(fā)展。偏航軸承作為風(fēng)力機(jī)組中的關(guān)鍵部件也相應(yīng)得到迅速發(fā)展，但由于風(fēng)力機(jī)用偏航軸承安裝在機(jī)艙底部，常年工作在野外，工作環(huán)境惡劣，軸承尺寸較大且受載復(fù)雜，偏航軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化與設(shè)計(jì)一直都是阻礙風(fēng)力機(jī)快速發(fā)展的重要原因之一。
　　本文以1.5MW風(fēng)力機(jī)組單排四點(diǎn)接觸球偏航軸承為研究對(duì)象，根據(jù)

2、偏航軸承的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，首先運(yùn)用擬動(dòng)力學(xué)方法對(duì)軸承進(jìn)行數(shù)學(xué)建模并研究軸承滾道結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其力學(xué)性能的影響，然后將得到的軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)建立三維模型并導(dǎo)入ANSYS分析軟件對(duì)其進(jìn)行有限元分析，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）利用赫茲接觸理論和滾道控制理論在考慮偏航軸承滾道內(nèi)部滾動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及摩擦關(guān)系情況下，運(yùn)用擬動(dòng)力學(xué)方法建立了軸承各部分坐標(biāo)系并得到其在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的擬動(dòng)力學(xué)非線性方程；運(yùn)用Newton-Raphson迭代法對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行

3、求解，研究分析了載荷、溝曲率半徑系數(shù)及初始接觸角對(duì)偏航軸承承載性能的影響。結(jié)果表明：偏航軸承在受載時(shí)，實(shí)際接觸角受軸向力影響較大，而受徑向力影響較小但可改變其整體分布；軸承初始接觸角越大其承載性能越好，但初始接觸角太大使接觸區(qū)接近滾道邊緣地帶，造成軸承易損壞；溝曲率半徑系數(shù)越大，滾動(dòng)體所受最大載荷越大，溝曲率半徑系數(shù)應(yīng)在0.51～0.52間取值以增加軸承的承載能力。
　?。?）根據(jù)擬動(dòng)力學(xué)非線性方程得到的偏航軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)，選用UG

4、三維繪圖軟件建立了偏航軸承的整體模型導(dǎo)入ANSYS軟件中并取其模型的1/32進(jìn)行靜力學(xué)仿真，得到內(nèi)外套圈與滾動(dòng)體接觸區(qū)域的應(yīng)力云圖及位移云圖進(jìn)行分析。結(jié)果表明：有限元所得結(jié)果與經(jīng)典赫茲接觸理論對(duì)比，其結(jié)果很相近，誤差較小，從而驗(yàn)證有限元模型建立正確并為軸承的模態(tài)分析奠定了基礎(chǔ)。
　　（3）運(yùn)用上述ANSYS靜力學(xué)模型及其分析結(jié)果對(duì)偏航軸承進(jìn)行含有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)求解，得到其前8階固有頻率和振型，為有效避免產(chǎn)生有害振動(dòng)提供了參考。結(jié)果表