大型变桨轴承载荷分布的有限元分析

在实际工程应用中,大型风电变桨轴承的结构多为双排四点接触球轴承,其受力巨大,工况恶劣,掌握其载荷分布规律对于提高变桨轴承的性能和可靠性有重要意义。利用ANSYS Workbench软件,对变桨轴承进行了三维建模,对其进行了静态接触力学分析,研究了变桨轴承的载荷分布规律,以及螺栓预紧力、模拟工况条件对变桨轴承载荷分布的影响。结果表明,变桨轴承中钢球与沟道间的最大接触载荷随螺栓预紧力的增大先减小后增大,工况条件下,变桨轴承会发生扭转变形,对载荷分布有较明显的影响。     

螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响北大核心

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。     

安装螺栓对风电变桨轴承套圈结构变形的影响

风电变桨轴承的安装方式不同于传统轴承,在受载时,套圈存在结构变形。采用非线性弹簧替代球与沟道的接触,梁单元替代轮毂与变桨轴承以及叶片与变桨轴承之间的安装螺栓,建立有限元模型,计算轴承的载荷分布,并与传统计算方法对比,验证了有限元模型的正确性;同时讨论了螺栓预紧力及螺栓个数对变桨轴承套圈结构变形的影响。结果表明:套圈存在径向平面内的弯曲变形以及轴承截面的扭转变形,随预紧力降低,螺栓个数的减小,轴承套圈径向平面内的弯曲和截面扭转越来越显著。     

螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。     

风力发电机变桨轴承强度分析及影响因素

以某MW级风电机组双排四点接触球转盘轴承为例,采用ANSYS有限元分析软件建立叶片-轴承-轮毂的整体有限元模型,将钢球与沟道的非线性接触等效为弹簧单元,进行轴承结构强度和接触强度校核计算,该分析方法可减少大规模的接触计算,提高变桨轴承计算效率。对轴承宽度、加强盘厚度、轴承外径、沟道位置、预紧力等影响参数进行了研究,结果表明：增大轴承宽度、外径以及适当增加预紧力,有利于提高变桨轴承的静承载性能及疲劳性能;适当增大加强盘厚度,可有效提高变桨轴承沟道边缘的承载能力;沟道位置下移,可有效改善变桨轴承套圈的疲劳强度。     

偏航、变桨轴承疲劳寿命的计算

计算了偏航、变桨轴承在轴向力、径向力和倾覆力矩共同作用下的最大钢球载荷,并根据Hertz接触理论计算了钢球组载荷分布的轴向和径向分量,将两者合成得到了钢球组的实际载荷分布,根据Lundberg-Palmgren理论,计算了内、外圈沟道的当量动载荷和额定动载荷,通过计算偏航、变桨轴承内、外圈的疲劳寿命得到整个轴承的疲劳寿命。     

螺栓预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响研究

通过弹簧单元和杆单元模拟轴承滚动体与沟道间的接触,对螺栓进行简化,并采用预紧力单元法施加螺栓预紧力,建立带有螺栓的转盘轴承有限元模型,研究非均布预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响。研究结果表明:滚动体与沟道之间的的最大接触载荷与螺栓预紧力成正比,非均布螺栓预紧力能够减小滚动体的最大接触载荷,进而为安装转盘轴承提供理论支持。     

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。     

变桨轴承微动磨损分析与沟道参数确定

在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要失效形式为钢球和沟道之间的微动磨损。分析了变桨轴承微动磨损产生的原因、损伤形式及微动运行模式,为降低变桨轴承的微动磨损,通过试验对其沟道参数的取值进行了研究。结果表明:变桨轴承的沟道曲率半径系数为0.53左右,初始接触角为45°左右时,可提高变桨轴承的抗微动磨损能力,减缓沟道微动磨损损伤。     

专用汽车举升机构支撑轴承滚道的载荷波动特性研究

传动系统的载荷波动是引发设备疲劳的重要因素,而疲劳失效是设备失效或损坏最为常见的失效模式;以某专用汽车举升机构传动系统为研究对象,建立传动系统主要零部件三维模型,运用有限元及振动频率检测的方法,系统分析了传动系统螺栓设计对传动系统支撑轴承滚道载荷波动特性的影响。研究结果表明:传动系统中的螺栓预紧力会改变支撑轴承滚道的接触变形,影响支撑轴承的接触载荷;在螺栓预紧力和外载荷共同作用下,支撑轴承接触载荷循环波动大,降低传动系统支持轴承疲劳寿命。增加支撑轴承套圈的壁厚、减小螺栓的预紧力、增加螺栓孔与支撑轴承之间距离等方面的优化,可以有效减小传动系统支撑轴承循环波动载荷,从而提升传动系统疲劳寿命;优化后的传动系统振动小于优化前。该研究为传动系统综合传动性能的提升、支撑轴承疲劳寿命的提高提供理论依据。     

变桨轴承空载摩擦力矩的有限元分析计算

以有限元分析方法为基础,介绍了风力发电机变桨轴承在空载和钢球预过盈的情况下摩擦力矩的计算方法,进而研究了安装单排钢球和双排钢球空载变桨轴承摩擦力矩比值的理想值,结果表明,变桨轴承空载时理想的摩擦力矩比小于2,大致为1.3~1.4。     

Load Distribution in Flexibly Supported Three-Row Roller Slew Bearings

In general, slew bearings are less firmly supported by their mounting structures than small bearings. Hence, the load distribution around the bearing may be vastly different than that predicted by classic bearing formulas. The finite element method has been employed to determine load distribution in a three-row roller slew bearing mounted between two flexible, ring shaped supporting structures composed of beam elements. A special bar element modeling the system of two opposite rollers in contact with its raceways has been elaborated. The influence of the nonlinear force displacement characteristics of each of the rollers, as well as the influence of gaps between the rollers and its raceways have been taken into account. The nonlinear contact problem has been solved utilizing the Newton-Raphson method with continually updated stiffness matrix due to both element nonlinearity and contact status. The effect of a number of design parameters on the load distribution has been investigated.     

风电转盘轴承载荷谱的设计应用

建立了偏航、变桨轴承的空间力系及载荷方程,介绍了风电转盘轴承在各种设计要求下的静强度载荷谱和滚动接触疲劳载荷谱,并以此为基础对某型号风电转盘轴承进行了校核。     

薄壁深沟球轴承负荷分布及寿命研究

经典滚动轴承负荷分布的研究大多基于刚性套圈支承的假设,但用于柔性套圈支承的薄壁轴承存在较大误差。基于有限元分析软件ANSYS建立了薄壁深沟球轴承三维有限元分析模型,考虑外圈受载后弯曲变形对滚动体负荷分布的影响,分析载荷参数,轴孔配合间隙及滚动体个数等对轴承滚动体负荷及寿命的影响规律,分析结果与实验结果吻合度较高,说明运用该有限元方法对柔性支承套圈轴承进行性能分析是合理的,为进一步的性能分析及结构优化提供可靠的参考依据。     

变桨轴承载荷分布分析

针对变桨轴承采用负游隙的应用条件,分析了该条件下单排四点接触球转盘轴承内、外圈尺寸的变化及该轴承的载荷分布,建立了负游隙条件下空载时套圈变形方程与联合载荷作用下载荷分布方程,并讨论了该轴承运动过程中的载荷分布状态。     

旋转隔离装置滚动轴承承载特性仿真分析

基于赫兹接触理论分析了在旋转飞行器发射中2种典型高过载冲击工况下旋转隔离装置轴承内部载荷分布情况,并建立有限元模型,分析了轴承静、动态承载特性,得到了轴承零件的应力变化曲线,结果表明轴承最大接触应力在球上与内沟道接触区域.     

基于热-应力耦合的高速圆柱滚子轴承凸度值分析

考虑到圆柱滚子轴承在运转过程中温升对轴承性能的影响,基于滚动轴承动力学理论、摩擦学原理和热分析理论,利用ANSYS建立了圆柱滚子轴承热-应力耦合有限元分析模型,分析了对数修形滚子的凸度值对轴承温升和接触应力的影响以及径向载荷和转速对最优凸度值的影响。结果表明:滚子最高温度随凸度值增大而增大,最大接触应力随凸度值的增大先减小后增大;考虑耦合时轴承零件的接触应力大于未考虑耦合时的接触应力;考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷和转速的增大而增大,未考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷增大而增大,但不随转速增大而变化。     

游隙对单排四点接触球转盘轴承载荷分布的影响

游隙是影响滚动轴承性能的一个重要参数。研究了游隙对单排四点接触球转盘轴承载荷分布的影响规律。首先,建立轴承的静力模型并得到一组平衡方程;然后,以两套具有不同几何参数及外部载荷的轴承为例,利用静力模型计算了轴承的载荷分布。结果表明:随着游隙的增大,承担载荷的滚动体数目逐渐减少,受载最大的滚动体载荷也逐渐增大。当游隙往小处取值时,有利于提高轴承的承载能力。     

机器人RV减速器主轴承的设计及应用

通过对RV减速器主轴承受力模型分析得知,要保证其具有足够的径向、轴向及力矩承载能力,则其接触角范围应为30°～50°;工艺设计应重点控制内外圈沟位置、配合面平面度、凸出量偏差(0.1 mm)、装配高散差等,而对于套圈宽度偏差、平行差、挡边高度等均可放宽控制标准;轴承安装时可通过调整RV减速器某一侧的垫片厚度保证其具有合...