一種5KW離網(wǎng)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作可靠性研究.pdf

1、分類號一——UDC密級——學(xué)校代碼!Q壘壘2武多萎理歹大署學(xué)位論文題目_二種≥KW聲圈，!型母在壟皇塑塑塑三堡里莖絲研究英文題目ResearchonWorkingReliabilityof5KWOffgridSmallWindDrivenGenerator研究生姓名迕宣艚獅警差袁羔一蓋簍五申請學(xué)位級別亟_學(xué)科專業(yè)名稱扭越電王王程論文提交日期2Q!Q生!Q月論文答辯El期2Q!Q生!!旦學(xué)位授予單位武這理王太堂學(xué)位授予日期——答辯委員會主

2、席亟!!j灸蘭評閱人芻凌!il茲姿’壟蠡良2010年11月摘要最近幾年，離網(wǎng)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造行業(yè)重新繁榮起來。據(jù)統(tǒng)計(jì)，新生產(chǎn)的機(jī)組很大一部分為單機(jī)容量千瓦以上的，且單機(jī)容量有遞增趨勢。隨著機(jī)組容量的增加，機(jī)組質(zhì)量和零部件受力必然增加，但是目前關(guān)于千瓦級機(jī)組的研究主要集中在高效率電機(jī)上，很少進(jìn)行機(jī)組結(jié)構(gòu)方面的可靠性分析。作者以“中國長江航運(yùn)集團(tuán)電機(jī)廠’’試制的一種5KW離網(wǎng)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為研究對象，選取了其中的關(guān)鍵受力部件：即主軸

3、和機(jī)座，以有限單元軟件ANSYS為主要研究工具，做了如下工作：1通過分析離網(wǎng)小型機(jī)組行業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展和研究狀況以及目前存在的問題，認(rèn)為我國亟需開展離網(wǎng)小型機(jī)組工作可靠性方面的研究。2通過實(shí)驗(yàn)與推導(dǎo)的方法，計(jì)算出了主軸處于極限轉(zhuǎn)速時(shí)所受到的載衙。在對主軸簡化后，通過比較和趨勢分析，得出了主軸的有限單元模型。在模型加載時(shí)，發(fā)現(xiàn)采用目前許多通用的扭矩加載方法仍然不能得出正確的結(jié)論。本文采用了新的加載方法，并且確認(rèn)了得出的分析結(jié)果是可靠的，驗(yàn)證

4、了主軸在極限轉(zhuǎn)速下有足夠的強(qiáng)度。通過設(shè)定路徑并提取路徑上的特定值，發(fā)現(xiàn)主軸處于極限載荷時(shí)其電機(jī)轉(zhuǎn)子軸段撓度在許用范圍內(nèi)。3對主軸分別進(jìn)行了空載和極限載荷下的模態(tài)分析，推論出造成在這二種載荷下模態(tài)分析結(jié)果不一致的原因，并檢驗(yàn)了推論的正確性，最終得出主軸在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作時(shí)各階自振頻率的范圍，發(fā)現(xiàn)主軸在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作時(shí)沒有自振的危險(xiǎn)。4通過設(shè)定路徑并提取路徑上的特定值找出了主軸上可能發(fā)生疲勞破壞的危險(xiǎn)點(diǎn)，并定義出危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力變化曲線，對危

5、險(xiǎn)點(diǎn)做疲勞分析最終驗(yàn)證該處是滿足疲勞設(shè)計(jì)壽命的。5簡化機(jī)座，建立機(jī)座的有限單元模型，對機(jī)座進(jìn)行極限載荷分析，驗(yàn)證了機(jī)座滿足強(qiáng)度要求，能夠承擔(dān)極限載荷。6采用同樣的方法分析機(jī)座的自振頻率，得出了機(jī)座在主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作時(shí)的各階自振頻率范圍，發(fā)現(xiàn)機(jī)座有自振的危險(xiǎn)，作者給出了解決的方法。通過這些工作可以預(yù)先驗(yàn)證機(jī)組的可靠性，找出可能存在的問題，并進(jìn)一步提出改善措施，從而提高機(jī)組質(zhì)量；另一方面可以部分取代機(jī)組的載荷和疲勞實(shí)驗(yàn)，以縮短研發(fā)周期，降