兆瓦级风机双列圆锥滚子主轴承摩擦性能研究

发布时间：2017-04-03 20:18

  本文关键词：兆瓦级风机双列圆锥滚子主轴承摩擦性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源问题的日益严峻,促使对可再生能源的探索与应用越发紧迫。风力发电作为可再生清洁能源发电技术的典型代表,应用前景广阔。作为风力发电装备的关键部件,风电主轴承的性能和可靠性很大程度上决定了风机的运行状态。而主轴承的摩擦性能影响着轴承内部温升、摩擦磨损以及能量损耗,进而影响风机整机性能,是衡量主轴承性能的关键参数。以往针对主轴承摩擦性能的研究大都采用试验的方法或基于传统轴承理论。试验研究成本高,无法揭示影响主轴承摩擦性能的各参数指标及其对摩擦性能的影响规律；而传统轴承设计理论并不完全适用于主轴承类大型转盘轴承,分析结果存在很大误差。寻求一种针对风电主轴承的大型转盘轴承摩擦性能分析方法具有重大的理论与实际意义。针对上述问题,本文对风电主轴承进行了摩擦学研究,建立了风电主轴承摩擦性能理论分析模型；并在仿真验证的基础上,基于该模型,对主轴承摩擦性能进行影响因素分析；最后针对主轴承具体的载荷、游隙工况,对其摩擦性能进行算例分析。论文的主要研究工作如下：(1)重点考虑主轴承滚子-滚道、滚子-挡边接触引起的摩擦力矩,建立了风电主轴承摩擦力矩理论分析模型。其中主轴承滚子-滚道摩擦力矩计算模型的建立过程,主要包括了轴承内部载荷分布的求解、沿滚子素线载荷计算模型的建立、基于弹流理论的滚子切片润滑分析以及切片摩擦力矩的求解等。滚子-挡边摩擦力矩计算模型的建立过程主要包括了滚子-挡边接触状态分析、基于点接触弹流理论的滚子-挡边润滑分析以及基于弹流分析结果,对滚子-挡边进行摩擦分析。(2)在验证主轴承摩擦力矩理论计算模型可行性的基础上,针对理论模型,对主轴承摩擦力矩的影响因素进行参数分析。重点分析了轴承转速、结构参数及润滑参数对其摩擦性能的影响规律。分析结果从摩擦学角度出发,为主轴承的结构设计及选型提供了一定的理论依据。(3)对主轴承摩擦力矩进行算例分析。以某型兆瓦级风电主轴承具体结构为例,针对其在不同载荷工况、游隙工况下工作时的摩擦力矩进行计算分析,分析结果从实际的角度出发,为主轴承的应用选型提供一定参考。
【关键词】：风力发电机 主轴承 双列圆锥滚子轴承 摩擦力矩 弹流润滑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315;TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.1.1 风电市场9
• 1.1.2 风电轴承9-11
• 1.1.3 风电主轴承摩擦研究11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 风电主轴承研究现状12-14
• 1.2.2 风电主轴承摩擦力矩研究现状14-16
• 1.3 本文所研究风电主轴承简介16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-21
• 2 主轴承摩擦力矩理论计算模型的建立21-72
• 2.1 引言21-22
• 2.2 联合载荷作用下主轴承滚子接触载荷分布22-32
• 2.2.1 论模型的建立与分析22-27
• 2.2.2 理论模型的仿真验证27-32
• 2.3 主轴承滚子-滚道接触引起的摩擦力矩分析32-51
• 2.3.1 基于弹流理论的滚子沿素线接触载荷理论模型33-36
• 2.3.2 滚子素线载荷分布理论模型分析36-37
• 2.3.3 滚子素线载荷分布理论模型的仿真验证37-42
• 2.3.4 滚子-滚道润滑油膜厚度计算42-44
• 2.3.5 滚子-滚道润滑状态分析44-46
• 2.3.6 切片摩擦力计算46-49
• 2.3.7 主轴承整体滚子-滚道摩擦力矩理论计算49-51
• 2.4 主轴承滚子-挡边接触引起的摩擦力矩分析51-67
• 2.4.1 主轴承滚子-挡边接触分析51-60
• 2.4.2 基于弹流润滑理论的滚子-挡边润滑状态判断60-64
• 2.4.3 滚子端面-挡边摩擦力计算64-66
• 2.4.4 主轴承整体滚子-挡边摩擦力矩计算模型与分析66-67
• 2.5 主轴承整体运动学仿真分析67-70
• 2.5.1 ANSYS/LS-DYNA模型建立67-69
• 2.5.2 模型材料参数定义69
• 2.5.3 模型边界条件定义69-70
• 2.5.4 主轴承运动学仿真结果分析70
• 2.6 本章小结70-72
• 3 主轴承摩擦力矩影响因素分析72-80
• 3.1 主轴承转速对其摩擦性能的影响72-73
• 3.2 主轴承结构参数对其摩擦性能的影响73-77
• 3.2.1 主轴承挡边锥度角对摩擦力矩的影响73-75
• 3.2.2 轴承内、外圈接触角对摩擦力矩的影响75-77
• 3.3 主轴承润滑参数对其摩擦性能的影响77-79
• 3.4 本章小结79-80
• 4 风电主轴承摩擦力矩算例分析80-97
• 4.1 不同载荷工况下风电主轴承摩擦力矩80-91
• 4.2 不同游隙下风电主轴承摩擦力矩91-96
• 4.3 本章小结96-97
• 结论97-99
• 参考文献99-102
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况102-103
• 致谢103-104

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