大型風(fēng)電機(jī)組偏航軸承的靜動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、風(fēng)能作為一種綠色能源越來(lái)越多地受到世界各國(guó)的關(guān)注，成為可再生能源發(fā)展的重要方向。中國(guó)風(fēng)能資源豐富，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電對(duì)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。位于西部地區(qū)的甘肅省是我國(guó)風(fēng)能較豐富的省區(qū)之一，該地區(qū)風(fēng)力特性使得風(fēng)電機(jī)組必須保持平穩(wěn)高效地頻繁大角度偏航運(yùn)行，故在設(shè)計(jì)階段了解偏航軸承的運(yùn)行狀態(tài)具有重要意義，研究偏航軸承的靜動(dòng)態(tài)特性更成為風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)中必須解決好的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題。
　　本文以風(fēng)電機(jī)組偏航

2、軸承為研究對(duì)象，根據(jù)偏航軸承的實(shí)際工況，采用將靜力學(xué)分析結(jié)果作為瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析初始條件的處理辦法，對(duì)偏航軸承靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。論文的主要研究工作如下：
　　1)對(duì)偏航軸承模型的建立與簡(jiǎn)化方法進(jìn)行了探討。利用其對(duì)稱性，在不影響分析結(jié)果的前提下，對(duì)模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。以1.5MW風(fēng)電機(jī)組偏航軸承為例，采用ANSYS軟件模擬偏航軸承靜態(tài)接觸，給出了最大載荷滾動(dòng)體的應(yīng)力、變形云圖，內(nèi)外滾道的應(yīng)力分布云圖。利用赫茲接觸理論計(jì)算了最大載荷滾

3、動(dòng)體上的最大接觸應(yīng)力和變形，與ANSYS仿真結(jié)果進(jìn)行比較，誤差在允許的范圍內(nèi)，說(shuō)明偏航軸承有限元模型建立正確，驗(yàn)證了模型的簡(jiǎn)化方法是合理的，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。
　　2)對(duì)影響偏航軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的因素進(jìn)行了分析。根據(jù)偏航軸承的實(shí)際工況，在靜力接觸分析的基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件對(duì)偏航軸承進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，得到了偏航軸承前6階的模態(tài)振型，并通過(guò)查看模態(tài)變形動(dòng)畫(huà)具體分析了各階模態(tài)的振型，為進(jìn)一步研究偏航軸承動(dòng)態(tài)特性奠定基礎(chǔ)。
　

4、　3)在偏航軸承靜力學(xué)分析和模態(tài)分析基礎(chǔ)之上，采用完全法瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析方法，對(duì)外圈施加速度載荷，模擬其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程。重點(diǎn)討論了滾動(dòng)體與滾道的動(dòng)態(tài)接觸應(yīng)力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)，滾道的動(dòng)態(tài)Mises應(yīng)力。結(jié)果表明，滾動(dòng)體的速度和加速度曲線呈現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性，滾動(dòng)體在不同時(shí)刻其應(yīng)力分布狀況各不相同，內(nèi)外滾道的Mises應(yīng)力曲線會(huì)呈現(xiàn)出小范圍的波動(dòng)。
　　本文所做的研究工作，為了解偏航軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性提供了一定的理論參考依據(jù)，并為工程應(yīng)用奠定了基