風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳軸承的數(shù)值仿真研究.pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的大型化發(fā)展，變槳調(diào)速因其高效、實(shí)用性已經(jīng)逐步取代了定槳距調(diào)速，成為兆瓦級大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速控制方式。變槳軸承作為變槳調(diào)速控制的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保障其變槳運(yùn)動的安全性和可靠性，對保證整個(gè)風(fēng)機(jī)的正常調(diào)速至關(guān)重要。在工作狀態(tài)下過大的接觸應(yīng)力是造成變槳軸承磨損失效最主要的原因；同時(shí)，大量工程實(shí)踐表明，由于滾動體與滾道之間摩擦生熱導(dǎo)致的熱塑性變形也是造成軸承失效的原因之一。利用數(shù)值方法建立變槳軸承的數(shù)值仿真模型，對其工作狀

2、態(tài)下的強(qiáng)度和摩擦生熱的影響進(jìn)行預(yù)測分析，對于保證設(shè)計(jì)的成功、提高設(shè)計(jì)效率、節(jié)約試驗(yàn)成本具有重要的工程價(jià)值。
　　本文主要完成了以下幾項(xiàng)工作：首先，基于多體動力學(xué)建模理論，利用多體動力學(xué)仿真軟件 ADAMS構(gòu)建了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的虛擬樣機(jī)模型，仿真結(jié)果為變槳軸承強(qiáng)度校核計(jì)算提供了加載依據(jù)；其次在前面研究的基礎(chǔ)上，利用通用有限元分析軟件ABAQUS分別建立了變槳軸承的四點(diǎn)接觸有限元計(jì)算模型，完成了變槳軸承的強(qiáng)度校核并對磨損情況作了初步的預(yù)測

3、；最后，基于顯式動力學(xué)計(jì)算理論，建立了變槳軸承的摩擦生熱有限元計(jì)算模型，并系統(tǒng)分析了摩擦生熱對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成的影響。
　　主要研究結(jié)論如下：
　　1．多體動力學(xué)仿真結(jié)果表明：變槳軸承上的載荷與風(fēng)速的變化成正比，且隨時(shí)間按照一定的周期衰減變化，風(fēng)力發(fā)電機(jī)上葉片的振動會造成變槳軸承上載荷發(fā)生突變；
　　2．變槳軸承的強(qiáng)度校核計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)滾道接觸角為45o時(shí)，變槳軸承的承載性能最好；當(dāng)滾道接觸角越小時(shí)，變槳軸承的滾道與滾珠

4、的接觸處越容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中；
　　3．變槳軸承的摩擦生熱仿真結(jié)果表明：變槳軸承在小角度變槳擺動運(yùn)動過程中，滾珠和滾道之間的切向摩擦系數(shù)以及變槳速度均對變槳軸承基體的溫度變化產(chǎn)生了明顯的影響；在接觸區(qū)產(chǎn)生的最大應(yīng)力和最大變形呈現(xiàn)出時(shí)變的特性，并同接觸狀態(tài)與溫度變化相關(guān)聯(lián)。
　　本文基于多體動力學(xué)、有限元理論，為風(fēng)機(jī)的動力學(xué)設(shè)計(jì)以及變槳軸承強(qiáng)度校核、磨損預(yù)測提供了一個(gè)切實(shí)可行的數(shù)值計(jì)算方法；同時(shí)，本項(xiàng)研究為變槳軸承的損傷及