风力发电机主轴轴承载荷分布及接触应力分析

基于Stribeck计算方法,分析了风力发电机主轴轴承的接触变形和受力特点,求解得到轴承整体的载荷分布。对于滚子与滚道的非Hertz接触问题,运用有限元分析方法,使用Gap单元模拟轴承滚子,得到了轴承整体的接触应力分布。     

基于PERMAS的特大型风电圆锥滚子轴承接触行为分析

基于PERMAS先进的接触算法,对大锥角风力发电机用双列圆锥滚子轴承进行了整体模型分析和子模型分析。整体模型分析重点研究了轴向游隙对滚子载荷分布的影响,分析结果表明,随着游隙的增大,承载滚子数量逐渐减少,而最大法向接触力逐渐增大。子模型分析了不同修型滚子对其接触应力的影响,结果表明,对数曲线修型滚子在该工况下具有更好的承载能力。     

立式风力发电机用永磁轴承的设计及其力学性能研究北大核心

为降低风力发电机的启动风速,从支承技术角度对1 k W立式风力发电机用永磁轴承结构设计及其力学性能进行了研究。对设计的永磁轴承进行了加工和装配,通过加载试验验证了理论分析的准确性,探索了永磁轴承的工业应用。结果表明:该轴承扩大了适应风场的区域,永磁轴承支承的风力发电机的转速及发电量明显高于滚动轴承支承的风力发电机。     

球磨机滚动轴承模型分析

以鲁南矿业有限公司MQG210/300球磨机改造用的大型双列向心球面滚子轴承为分析对象,基于有限元分析软件ANSYS,建立了滚动轴承接触分析的三维有限元模型,对轴承的接触问题进行了数值模拟,得到了轴承承载过程中的应力和变形分布。通过与hertz理论计算结果对比分析,两者结果比较接近,承载能力足够。     

圆柱滚子轴承接触分析方法对比

对圆柱滚子轴承而言,接触应力是影响其承载能力和寿命的关键因素。文中以滚动体为研究对象,采用Hertz接触理论、基于影响系数法的数值计算、光弹法以及有限元接触算法分析了接触线上的应力分布情况,并分析比较了不同方法的优缺点以及适用范围,为滚动轴承的研究提供了参考。     

基于动力学的兆瓦级风电齿轮增速箱可靠性灵敏度分析

通过失效模式及影响分析确定了风力发电机齿轮传动系统的主要失效零件,建立了基于动力学的齿轮和滚动轴承可靠性评估模型,同时给出了风力发电机齿轮传动系统可靠性评估模型。采用四阶矩法对行星齿轮接触和弯曲疲劳可靠性灵敏度进行了分析,得到齿轮接触疲劳可靠性灵敏度和弯曲疲劳可靠性灵敏度,结合实例进行了计算,分析了行星齿轮参数对可靠性的影响。     

启停阶段圆柱滚子轴承动态特性分析

启停过程普遍存在于旋转机械设备中,该过程转速的变化对滚动轴承动态性能的影响甚大,然而启停阶段滚动轴承动态特性的研究相对缺乏。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承非线性接触的三维动态有限元模型。采用显式动力学有限元法对圆柱滚子轴承在不同角加速度和径向载荷条件下的启停过程进行了动态仿真,研究了角加速度和径向载荷两个工况参数对其启停阶段保持架角速度、内圈质心位移,以及所有滚子与保持架接触力等动态特性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,内圈角加速度的增大会加重滚动轴承启停过程的打滑,而径向力的增大会减小滚动轴承启停过程的打滑;在启停阶段,角加速度和径向力愈大,则内圈质心位移以及滚子与保持架接触力越大。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立有限元模型的有效性。     

立式风力发电机用永磁轴承的设计及其力学性能研究

为降低风力发电机的启动风速,从支承技术角度对1 k W立式风力发电机用永磁轴承结构设计及其力学性能进行了研究。对设计的永磁轴承进行了加工和装配,通过加载试验验证了理论分析的准确性,探索了永磁轴承的工业应用。结果表明:该轴承扩大了适应风场的区域,永磁轴承支承的风力发电机的转速及发电量明显高于滚动轴承支承的风力发电机。     

风力发电机组轴承的抗疲劳制造

阐述了滚动轴承应用抗疲劳制造技术的重要性及其技术体系和相关体系。针对我国风力发电机轴承需求旺盛和轴承企业仓促生产风力发电机轴承的现状,阐述了风力发电机轴承抗疲劳制造技术研究和应用的紧迫性及重要意义,详尽地介绍了风力发电机上偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、增速器轴承及发电机轴承的抗疲劳制造技术。     

风力发电机偏航轴承载荷分布及接触角数值解法研究

基于赫兹弹性接触理论,推导了滚子与轴承内外圈接触变形时的接触刚度,建立了偏航轴承受复杂载荷时受力平衡的非线性方程组,井运用带有松弛因子的牛顿-拉夫逊法求解非线性方程组,得到了承载时偏航轴承各滚子的接触应力和接触角.最后,用经典理论公式和有限元方法对此方法计算结果进行了验证,证明了文中计算方法的正确性,为兆瓦级风力发电机轴承的设计计算提供了参考依据,具有一定的工程应用价值.     

随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动载荷计算及统计分析

针对风力发电机齿轮传动系统在随机风作用下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。结合有限单元法和赫兹接触理论,得到关键零部件的应力时间历程,采用雨流计数法对应力时间历程进行统计分析,得到传动系统各关键零部件承受载荷的应力谱及概率分布函数。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态可靠性分析和疲劳寿命预测奠定基础。     

游隙对滚滑轴承内部载荷及应力影响的研究

滚滑轴承是一种新型轴承,可应用于风力发电机齿轮箱。根据滚动轴承基本原理和接触力学原理,建立滚滑轴承有限元模型,研究滑块与内外套圈滚道之间的游隙对滚滑轴承内部载荷及应力的影响,得到不同游隙时不同大小载荷工况下典型工作位置处滚滑轴承的内部载荷与应力分布规律。在研究中,提出滚滑轴承临界载荷的概念。研究结论可以为滚滑轴承的基础理论研究和参数优化提供参考。     

风力发电机组偏航系统结构有限元分析

使用非线性有限元方法对风力发电机组偏航系统进行了结构分析。建立了风力发电机组偏航系统的有限元模型,提出了用gap单元模拟滚子,用多点约束模拟刹车器的简化方法。在极限载荷工况下对偏航系统关键部件的静强度进行了分析。分析结果显示了简化处理的合理性及优越性,表明在极限载荷下系统关键部件满足静强度要求。     

基于MW级风力机齿轮啮合的有限元分析

随着风力机制造量级越来越大,传动扭矩增大,齿轮的设计越来越重要,否则齿轮很快出现疲劳点蚀导致损坏。运用有限元方法对MW级风力机齿轮进行参数化APDL精确建模,建立一对啮合齿轮模型,然后进行网格划分,生成有限元模型,计算齿轮啮合时的接触应力和弯曲应力。并和GB/T3480-1997接触应力理论公式比较,验证了有限元方法的正确性,同时得出齿轮接触应力分布和最大应力产生的部位及弯曲应力比接触应力小的多。从而为风力机齿轮的设计提供不同材质、不同型线的快速研究提供可能,同时为齿轮的设计提供依据。     

FEM Comparison of Ball and Roller Bullgears

A structural finite element model has been developed for calculating the forces transmitted through the rolling elements (load distribution) in a bullgear assembly. The elastic structural model consists of 3-D beam elements used to approximate the global race deflection and non-linear springs that approximate the combined rolling element/raceway contact deflections. For rollers, an upperbound on the contact stress (assuming linear variation of force along the length of the roller) is estimated by modeling the rollers as pairs of nonlinear springs. The finite element approach iteratively solves the contact forces at each, rolling element. Contact stresses are then calculated from the contact, forces using Hertz contact theory. This approach is applied to analyze two proposed designs of ball and crossed roller bearing, bullgear assemblies used for rotating the radar antenna on top of a ship's mast. The loads analyzed include those arising from wind loading and from out-of-flatness of the inner race of the bearings due to deflection of the mast. The distribution of the load and the maximum contact stresses for the proposed bullgear assemblies are estimated and compared. It is found that the maximum contact stress in the crossed roller bearing is less than that in the ball bearing for both types of loads. Furthermore, the analysis shows that the out-of-flatness loading produces significantly higher stresses than wind loading.     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

变桨轴承钢球/沟道接触载荷分布规律

工程实践表明,安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等各种因素对风力发电机变桨轴承的运行性能有显著影响,钢球/沟道接触载荷分布规律是研究转盘轴承运行性能、承载能力及寿命等的基础。讨论了一种用弹簧单元模拟钢球/沟道接触的有限元建模方法,并给出了应用实例,研究了安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等对变桨轴承钢球/沟道载荷分布规律的影响。     

磁悬浮风力发电机用锥形被动磁轴承分析与设计

为从根本上解决传统风机轴承的机械摩擦问题以有效提高风能利用率,提出了主、被动相结合的风力发电机全磁悬浮支承方案,在对小型水平轴磁悬浮风机轴承系统受力特性分析的基础上,将锥形被动磁轴承作为轴向轴承,利用有限元法分析了其力学特性,并在空间限定的情况下以刚度最大为优化目标对永磁体的尺寸、环数等进行了优化设计,最后给出了锥形被动磁轴承的实例设计结果。     

垂直轴风机圆锥滚子轴承有限元分析

基于有限元法在接触问题中的应用,对垂直轴风机顶部双列圆锥滚子轴承进行非线性分析.以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面,以滚子为接触面创建接触对。得到轴承Mises应力趋势及接触应力的变化规律,最大应力值出现在距外载最近的滚子上。对最大承载滚子环向接触应力的路径分析表明,应力分布曲线呈抛物线状,符合赫兹弹性体接触理论的分布规律。     

基于COSMOS/Simulation的深沟球轴承的接触有限元分析

采用SolidWorks2009建立深沟球轴承三维模型,利用SolidWorks自带的有限元软件COSMOS/Simulation对深沟球轴承进行接触有限元分析,得出了轴承内外圈、滚珠、保持架之间的接触力、应力、应变的变化情况及接触过程中的压力变化情况,为轴承的设计分析提供了一种可行的方法。