变桨轴承联接螺栓组力学性能与疲劳寿命研究

发布时间：2021-07-29 23:55

　　风力发电机变桨轴承联接螺栓组是风力发电机变桨系统的关键组成部件,将变桨轴承与桨叶和轮毂联接在一起。工作过程中承受复杂载荷作用,其寿命对风力发电机的可靠性影响巨大。我国国土辽阔,有丰富的风力资源,近年来我国能源结构中风力发电占比显著提升,风力发电前景广阔。但是目前我国在风力发电技术领域与外国还有很大差距,很多关键部件依赖于进口,因此有必要对风机关键部件尤其是紧固件-联接螺栓进行深入的研究。鉴于这种情况,本文主要工作内容如下:建立某2MW风力发电机变桨系统“桨叶-变桨轴承-变桨轴承联接螺栓组-轮毂”整体有限元模型,其中变桨轴承联接螺栓用“Beam188梁单元”耦合模型进行等效。设计以小尺寸单排四点角接触球轴承及其螺栓组为研究对象的实验台,在不同载荷工况下进行实验,然后对实验台进行有限元分析,有限元模型中螺栓用“Beam188梁单元”耦合模型进行等效。对比实验结果与有限元分析结果,验证该模型等效变桨轴承联接螺栓的可行性。在第二章建立的整体有限元模型的基础上,极限载荷工况下进行有限元分析,并通过控制变量法改变联接螺栓的直径、预紧力以及长度等参数,探究这些影响因素对变桨轴承联接螺栓组力学性能的影... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 风电产业发展现状
        1.1.2 变桨轴承及变桨轴承螺栓联接概述
    1.2 研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文研究意义及研究内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
2 变桨系统有限元模型建立
    2.1 变桨系统的结构组成
    2.2 变桨系统坐标系建立
    2.3 变桨系统载荷分析
    2.4 变桨系统有限元模型建立
        2.4.1 几何模型建立
        2.4.2 等效模型建立
        2.4.3 材料属性定义与网格划分
        2.4.4 零件联接关系确定
        2.4.5 边界条件施加
        2.4.6 计算结果提取
    2.5 小结
3 变桨轴承联接螺栓等效模型研究
    3.1 螺栓等效模型实验研究
        3.1.1 实验方案
        3.1.2 实验原理
        3.1.3 实验设备
        3.1.4 实验流程
    3.2 螺栓等效模型有限元仿真研究
        3.2.1 原始有限元模型建立
        3.2.2 单元选择及物理参数设置
        3.2.3 螺栓等效模型建立
        3.2.4 接触对设置
        3.2.5 载荷边界条件施加
    3.3 实验与仿真结果对比分析
        3.3.1 仅受预紧力结果分析
        3.3.2 轴向载荷结果分析
        3.3.3 径向载荷结果分析
        3.3.4 倾覆力矩结果分析
    3.4 小结
4 变桨轴承联接螺栓组力学性能分析
    4.1 螺栓组力学性能影响因素概述
    4.2 整体模型极限载荷计算结果
    4.3 螺栓直径对力学性能影响研究
    4.4 螺栓预紧对力学性能影响研究
    4.5 螺栓长度对力学性能影响研究
    4.6 小结
5 变桨轴承联接螺栓组疲劳寿命分析
    5.1 疲劳累积损伤理论概述
    5.2 疲劳载荷处理
    5.3 “外载-应力”函数关系式建立
    5.4 螺栓S-N曲线建立
    5.5 疲劳累积损伤计算
    5.6 小结
6 结论及展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 A 联接螺栓网格灵敏度分析
攻读学术硕士学位期间论文发表情况
致谢



本文编号：3310297