风力发电机组变桨轴承结构强度设计

发布时间：2017-08-22 22:28

  本文关键词：风力发电机组变桨轴承结构强度设计

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【摘要】：风力发电机组变桨轴承作为变桨距系统的核心部件,在工作中同时承受轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩的影响,具有工况载荷情况复杂、工况环境差及整体刚度较低等特性,因此,变桨轴承的强度不仅影响轴承的使用情况,对于风力发电机组的整体稳定性及高效安全运行也有着重要影响。本文以某类型风力发电机组变桨轴承为研究对象,结合轴承的几何参数,以Hertz理论和弹性力学基础知识为基础,推导建立了变桨轴承刚性圈体和柔性圈体两种情况下,轴承在复杂载荷情况下的平衡方程,并采用数值方法求解平衡方程,得到不同模型的理论结果。应用有限元软件ANSYS二次开发技术建立了变桨轴承专用分析模块,节省工作时间,提高分析效率。对某型号变桨轴承进行有限元分析,在载荷分布、圈体变形等方面,将有限元结果与理论结果对比分析,探讨了结果之间的差异以及造成差异的原因。最后,根据变桨轴承分析模块,对变桨轴承圈体的参数如滚动体数量、大小,螺栓孔直径、圈体厚度的改变进行深入探讨,得到上述参数对变桨轴承载荷分布、变形情况及整体强度的影响规律,为变桨轴承结构强度设计提出建议。本文通过对变桨轴承的相关分析,为变桨轴承的强度设计与生产设计提供了理论依据,具有一定的理论意义与工程实用价值。
【关键词】：变桨轴承 弹性力学 强度 载荷分布 圈体变形 有限元
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景10-12
• 1.1.1 风电产业发展现状10-11
• 1.1.2 风电变桨轴承概述11-12
• 1.2 转盘轴承国内外研究现状12-13
• 1.3 转盘轴承研究方法现状13-15
• 1.3.1 力学分析方法研究13-14
• 1.3.2 有限元分析方法研究14-15
• 1.4 本课题研究意义与内容15-17
• 1.4.1 课题研究意义15
• 1.4.2 课题研究内容15-17
• 第2章 变桨轴承设计理论基础17-30
• 2.1 变桨系统17-21
• 2.1.1 变桨系统的工作原理17
• 2.1.2 变桨系统驱动装置17-18
• 2.1.3 变桨系统的机械结构18-21
• 2.2 变桨轴承几何学21-23
• 2.2.1 球轴承基本几何尺寸21-22
• 2.2.2 密合度22
• 2.2.3 游隙22-23
• 2.2.4 接触角23
• 2.3 变桨轴承接触理论23-28
• 2.3.1 接触问题基础23-24
• 2.3.2 Hertz理论概述24
• 2.3.3 接触应力与变形24-28
• 2.4 变桨轴承载荷计算28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 变桨轴承建模及变形分析30-42
• 3.1 变桨轴承几何模型建立30-32
• 3.1.1 变桨轴承的初始几何模型30-31
• 3.1.2 变桨轴承的受载几何模型31-32
• 3.2 变桨轴承平衡方程建立和求解32-35
• 3.2.1 力学模型的建立32-34
• 3.2.2 力学模型的求解34-35
• 3.3 柔性圈体变形分析35-41
• 3.3.1 柔性理论概述35
• 3.3.2 圈体变形理论推导35-38
• 3.3.3 变桨轴承圈体受力38-40
• 3.3.4 变桨轴承圈体变形40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 变桨轴承的有限元分析42-64
• 4.1 有限元法概述42-45
• 4.1.1 有限元法简介42
• 4.1.2 有限元法特点42-44
• 4.1.3 有限元分析基本步骤44-45
• 4.2 变桨轴承几何参数化建模45-54
• 4.2.1 有限元软件选用及建模准备45
• 4.2.2 ANSYS软件及其二次开发工具45-48
• 4.2.3 基于APDL的变桨轴承参数化设计48-49
• 4.2.4 变桨轴承用户界面设计49-54
• 4.3 变桨轴承有限元分析54-56
• 4.3.1 有限元模型的建立54-55
• 4.3.2 网格划分55-56
• 4.3.3 载荷与边界条件56
• 4.4 计算结果与分析56-63
• 4.4.1 理论计算结果分析对比56-58
• 4.4.2 有限元结果分析58-62
• 4.4.3 接触强度分析62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 轴承构件强度设计分析64-69
• 5.1 滚动体分析64-65
• 5.2 螺栓孔分析65-66
• 5.3 圈体厚度分析66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 结论与展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：721429