风电变桨轴承工况条件下非均匀接触行为

发布时间：2021-09-04 12:24

　　建立了风力发电机组变桨轴承弹塑性接触系统有限元模型,用于风电机组变桨轴承双列四点接触球轴承接触特性分析。同时,采用解析方法计算分析了最大承载球接触载荷,用于验证有限元接触模型的合理性。在给定设计参数及特定工况下,得到了轴承最大位移量、最大接触应力以及球最大接触载荷,并分析轴承沟道典型制造偏差对球与沟道接触特性的影响,结果表明:风电机组变桨轴承在倾覆力矩、轴向和径向载荷同时存在时,过大的轴承沟道制造偏差将导致球与沟道发生极端非均匀接触现象,同时,随着轴承沟道制造偏差增大,球与沟道总体非均匀接触程度增强。 

【文章来源】：轴承. 2020,(08)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

风力发电机组结构与受载示意图

建立整个风电机组变桨轴承全尺度弹性耦合多界面接触系统大型有限元模型,如图2所示,轴承内外圈与轴承座接触面采用固定边界条件。因变桨轴承内部球与沟道间构成大量接触对界面,其弹性耦合接触系统有限元数值运算具有大规模迭代特点和数值敏感性。通过数值试验分析确定采用不低于350万有限元网格密度求解相应的多界面复杂接触问题,并在接触界面应力集中区域进行细化网格来保证迭代求解精度与运行效率。双列四点接触球轴承结构与载荷模型如图3所示,假定轴承组件为刚性,球与沟道接触角α为45°,且沟道制造偏差为零。同一位置2列球与沟道的法向接触载荷相等,即F1=F2。在纯力矩M作用下,最大承载球每列所承受的轴向和径向载荷相等, Fr1=Fa1=F1 cos α。根据力矩平衡原理,轴承外部力矩M与内部球轴向及径向接触载荷的力矩平衡方程为 Μ= ∑ i=1 Ζ Μ i (Z为球数量,Mi与球位置及接触载荷有关),通过平衡方程可得到轴承最大承载球的轴向接触载荷Famax,由此可得球的接触载荷为 F 1 = 2 F amax 。另一方面,当假定轴承承受径向载荷Fp时,球与沟道最大法向接触载荷可根据轴承内部载荷分布Stribeck公式计算,即

(2) 式仅适用于纯力矩M、径向载荷Fp及沟道制造偏差为0的假设条件。在同等工况条件下,用(2)式计算变桨轴承球最大接触载荷,然后与有限元接触模型计算结果对比,以验证有限元模型计算的合理性。对于轴承沟道制造偏差引起的更为复杂接触问题,将采用有限元接触模型进行计算,同时分析其给定沟道制造偏差对轴承内部接触特性的影响。2 结果与讨论


本文编号：3383258