MW級風力機偏航軸承結構參數(shù)對其力學性能影響的研究.pdf

1、隨著社會高效發(fā)展并持續(xù)消耗有限礦物資源的同時，風能作為一種潔凈無污染的自然能源越來越受世界各國的關注，隨后風力發(fā)電行業(yè)在世界各國迅速崛起并得到快速發(fā)展。偏航軸承作為風力機組中的關鍵部件也相應得到迅速發(fā)展，但由于風力機用偏航軸承安裝在機艙底部，常年工作在野外，工作環(huán)境惡劣，軸承尺寸較大且受載復雜，偏航軸承的結構參數(shù)優(yōu)化與設計一直都是阻礙風力機快速發(fā)展的重要原因之一。
　　本文以1.5MW風力機組單排四點接觸球偏航軸承為研究對象，根據(jù)

2、偏航軸承的實際運行狀態(tài)，首先運用擬動力學方法對軸承進行數(shù)學建模并研究軸承滾道結構參數(shù)對其力學性能的影響，然后將得到的軸承結構參數(shù)建立三維模型并導入ANSYS分析軟件對其進行有限元分析，具體研究內容如下：
　?。?）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部滾動體的運動狀態(tài)及摩擦關系情況下，運用擬動力學方法建立了軸承各部分坐標系并得到其在運動狀態(tài)下的擬動力學非線性方程；運用Newton-Raphson迭代法對該數(shù)學模型進行

3、求解，研究分析了載荷、溝曲率半徑系數(shù)及初始接觸角對偏航軸承承載性能的影響。結果表明：偏航軸承在受載時，實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，滾動體所受最大載荷越大，溝曲率半徑系數(shù)應在0.51～0.52間取值以增加軸承的承載能力。
　?。?）根據(jù)擬動力學非線性方程得到的偏航軸承結構參數(shù)，選用UG

4、三維繪圖軟件建立了偏航軸承的整體模型導入ANSYS軟件中并取其模型的1/32進行靜力學仿真，得到內外套圈與滾動體接觸區(qū)域的應力云圖及位移云圖進行分析。結果表明：有限元所得結果與經典赫茲接觸理論對比，其結果很相近，誤差較小，從而驗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。
　　（3）運用上述ANSYS靜力學模型及其分析結果對偏航軸承進行含有預應力的模態(tài)求解，得到其前8階固有頻率和振型，為有效避免產生有害振動提供了參考。結果表