风电叶片静力加载试验横向牵引支架优化设计研究

发布时间：2021-01-01 02:27

　　为了验证风电叶片是否具备承受极限载荷的能力,需要对叶片进行静力加载试验。目前国内外静力加载试验普遍采用横向牵引与垂直下拉的方式,出于对试验空间的考虑,室内测试平台多采用横向牵引的方式。近几年随着叶片尺寸增大,静力试验的加载载荷逐渐提高,对牵引支架的结构强度提出了更高的要求。在对不同型号的叶片进行静力加载试验的过程中,支架滑轮因长时间与钢丝绳接触会产生明显的磨损,同时由于缺少关键零部件的表征力学特性数据,往往依靠经验对牵引支架的结构进行设计,导致部分零部件因结构强度不足或过度出现弯曲、磨损、资源浪费等现象。为解决这一问题,本文首先对叶片静力试验中钢丝绳滑轮的卷绕过程进行了深入研究,然后采用正交试验、动力学仿真及有限元分析的方式实现了牵引支架的优化设计,具体研究成果如下:（1）针对支架滑轮与钢丝绳之间磨损严重的问题,提出了以滑轮表面所受压应力作为两者磨损问题的评价指标;针对钢丝绳与滑轮的接触问题建立了两者的接触模型,并通过微元分析法及赫兹接触理论推导出滑轮表面所受压应力的数学表达式;以应力表达式为根据,确定了影响钢丝绳滑轮磨损问题的主要因素,并对各因素的作用机理进行了详细分析。（2）根据叶... 

【文章来源】：山东理工大学山东省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

叶片静力试验垂直下拉方式

图1-1 叶片静力试验垂直下拉方式Fig. 1-1 Wind turbine blade static loading test verticalpull-down mode图1-2 叶片加载试验横向牵引方式Fig. 1-2 Wind turbine blade static loading test lateral traction mode近几年，随着风电叶片制造技术的显著提高，主流单支叶片长度已从 40m 增长至50m~70m，目前国内最长的玻纤叶片尺寸甚至达到 84 米[14]，随着叶片尺寸的逐年增长，叶片静力试验所需要的加载载荷也随着增大，因此对横向牵引支架的结构强度提出了更高的设计要求。目前横向牵引支架包括卷扬机设备、钢丝绳、定滑轮、主体支架、行程块部件、动滑轮部件、铰接头、滑轮连接轴等零部件。由于缺少牵引支架的力学特性数据，往往依靠经验对其进行结构设计，导致钢丝绳与滑轮之间磨损严重，部分零部件出现弯曲、压溃等现象，降低了加载设备的使用寿命

山东理工大学硕士学术论文 第一章 绪论3图1-3 钢丝绳磨损情况 图1-4 滑轮磨损情况Fig. 1-3 Wire rope wear Fig. 1-4 Pulley wear因此，本文旨在通过对钢丝绳卷绕滑轮过程进行研究，实现整个横向牵引支架的结构优化。以滑轮表面压应力作为两者磨损问题的评价参数，通过微元分析法及赫兹接触理论对钢丝绳与滑轮的接触进行力学分析，获得两者磨损问题的影响因素，之后进行正交试验设计，结合动力学仿真，获得滑轮的最优结构参数，减轻了钢丝绳与滑轮的磨损问题，提高了加载设备的使用寿命；通过对牵引支架整体结构进行动力学仿真，获得各零部件的受力情况，利用 ANSYS 软件对关键零件进行静力学分析，根据求解结果，以轻量化、结构稳定为目的对牵引支架关键零件进行优化设计


本文编号：2950778