MW级风力发电机组偏航制动盘强度分析

偏航制动盘是风力发电机组中受力情况较为复杂、可靠性要求较高的关键部件之一,其强度直接关系到整个机组的安全运行。基于GL规范,采用有限元方法对偏航制动盘进行静强度和疲劳强度分析,并且给出了偏航制动盘部件S-N曲线的详细拟合过程,有效解决了偏航制动盘强度计算问题,为风机的安全运行提供了可靠的技术支持。     

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。     

MW级风电机组偏航振动噪音问题分析及改进

针对风电机组偏航系统在偏航过程中出现的振动超标、噪音过大问题,进行了风机偏航系统振动噪音问题现场排查,结果表明主要问题是偏航制动器摩擦片表面形成釉质层。提出了制动盘开槽方案,并结合有限元分析软件ANSYS,对偏航制动盘进行了强度分析,仿真结果表明,极限强度及疲劳强度均满足设计要求。进一步对风电场进行工程改造,结果表明,风机偏航过程中振动、噪音问题明显减弱。     

风电机组偏航制动缸疲劳寿命分析

针对风电机组偏航制动缸疲劳开裂问题,基于湖南某风场SCADA实测运行监测数据,分析24台风电机组全年偏航运行与偏航制动次数关系,运用非参数估计法,获得偏航运行周期;基于ABAQUS建立偏航制动系统有限元模型,制定偏航制动缸运行载荷谱;根据GL规范,开展偏航制动缸强度校核;基于nCode Design-Life开展偏航制动缸疲劳寿命计算,分析偏航制动缸相邻两缸壁厚度对疲劳寿命的影响。结果表明:缸壁厚度对其疲劳寿命具有显著性影响,通过优化缸壁厚度可延长制动缸的疲劳寿命。     

风力发电机组偏航系统联接螺栓强度分析方法研究

基于有限元法对某MW级风机滚动式偏航系统联接螺栓静强度和疲劳强度分析方法进行研究。首先将偏航系统的力学模型进行简化,建立了偏航系统有限元模型,然后根据GL规范对螺栓进行静强度和疲劳强度计算;为考虑螺栓紧固过程中预紧力分散影响,提出了一种最小预紧力加外载计算应力增量的分析方法,同时充分考虑轴承滚子刚度对螺栓受力的影响,并分析联接面的接触状态及对螺栓受力的影响规律,对风电系统联接螺栓强度的精确计算有积极的指导意义。     

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。     

直驱型风力发电机的主轴强度研究

为了实现某大型水平轴直驱型风电发电机的主轴强度设计,提出基于有限元软件和疲劳软件相结合分析的主轴设计方法。建立发电机的有限元模型,分析计算了14种极限工况下主轴的极限强度。根据GL2010认证规范,推导得到发电机主轴的S-N曲线。基于疲劳分析软件,获得了主轴的疲劳累计损伤分布结果,考察了表面粗糙度对主轴疲劳强度的影响程度。分析校核结果表明,发电机主轴结构满足结构强度设计要求。     

压缩机曲轴断裂破坏分析

通过有限元软件计算出压缩机曲轴某些时刻的应力状态,通过对比最大屈服应力确定了校核截面,并校核这些截面的静强度和疲劳强度,找出危险截面,提出了提高疲劳安全系数的方法。     

汽车转向节强度与多轴疲劳寿命分析

转向节常因多轴载荷的反复冲击而产生疲劳裂纹或完全断裂,必须对其进行强度校核与疲劳寿命预测,但由于在新车型的研发初期无法获得作用在转向节上的真实载荷,即无法进行台架试验,所以如何利用CAE技术对其进行强度校核与疲劳寿命预测具有重要意义。该文选取越过不平路面、最小转向半径和紧急制动三种典型工况,对车轮进行受力分析;同时利用Adams/Car分别提取作用在转向节上的动、静载荷;然后利用Nastran对其进行静强度校核,FEMFAT对其进行多轴疲劳寿命预测。分析结果表明,该转向节满足静强度与疲劳强度设计要求。基于典型工况的载荷提取、强度与疲劳寿命预测,为及时发现转向节设计缺陷、优化性能提供了一种有效方法。     

三排滚子转盘轴承的校核计算方法

针对现有转盘轴承在工程应用中所出现的滚道塑性变形、滚道疲劳剥落和套圈结构断裂这三种失效形式,利用转盘轴承的数值分析模型和有限元分析模型建立了联合载荷作用下三排滚子转盘轴承的校核计算方法。数值分析模型借助于变形协调条件和受力平衡条件解决了滚动体负荷分布的静不定求解问题;有限元分析模型将滚子简化为弹簧单元,而套圈仍然采用实体单元,避免了实体滚子与滚道接触的大量非线性数值求解计算。利用所建立的校核方法计算得出了滚道的抗塑性变形安全系数、滚道的疲劳寿命和套圈的结构强度安全系数,为判定该轴承满足给定应用工况要求的程度提供了依据。     

一种齿轮箱悬挂装置的优化设计

随着载荷的增大,现有齿轮箱悬挂装置中的主要承载金属部件的极限强度和疲劳强度安全系数越来越小,其配套弹性支撑的疲劳寿命安全系数也越来越低.本文对齿轮箱悬挂装置的整体结构进行了优化设计,对现有结构和优化结构的整体强度进行了极限工况和疲劳工况仿真分析对比,对现有结构和优化结构的主要金属部件进行了疲劳寿命预测对比,对现有结构和...     

MW级风电机组变桨柜的强度分析研究

针对兆瓦级风电机组变桨柜焊缝开裂问题,将多体动力学分析与有限元分析技术应用于变桨柜体强度分析中,对变桨柜进行了结构优化和强度评估。首先采用动力学分析软件Simpack对变桨柜总体结构进行了动力学建模和仿真分析,确定了变桨柜应力幅变化最大的危险位置,作为有限元分析的计算工况;接着采用有限元分析软件ANSYS对不同计算工况下的变桨柜及其支架进行了有限元建模与静强度分析;然后依据GL规范与国际焊接协会IIW规范,利用焊缝热点应力法,得到了变桨柜焊缝热点的外推应力,进而对变桨柜焊缝进行了极限强度评估;最后利用疲劳分析软件Fesafe并结合变桨柜疲劳载荷谱及焊缝的S/N曲线,对其进行了疲劳强度评估。研究结果表明:优化后的变桨柜焊缝的极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求。     

基于UIC标准的转向架构架强度评估

介绍了某型动车转向架焊接构架的结构特征,建立了其有限元模型;根据国际铁路联盟标准UIC615-4详细计算了构架强度分析所需的载荷条件,其中包含超常载荷、运营载荷、及附加载荷;对得到的载荷进行了组合,确定了强度分析的载荷工况,载荷工况又分为静强度评价载荷工况和疲劳强度评价载荷工况;对构架静强度进行了计算与评定,并用Goodman疲劳强度极限图对构架疲劳强度进行了评定。结果表明该转向架焊接构架能够满足标准规定的静强度及疲劳强度的要求。     

机车车辆转向架构架焊接疲劳强度评定的工程方法应用

参照了UIC 615-4规范(动力单元-转向架和走行机构-转向架构架结构强度试验)中的强度计算方法,对某B0转向架构架进行了模拟运营工况下的焊接疲劳强度的计算与分析.通过提取距离焊缝焊趾外侧2mm处的节点应力,分别对转向架构架的主体焊缝与驱动装置吊挂座、一系垂向减震器座、制动器座、牵引座的焊缝疲劳强度进行了校核,并绘制出Moore-Kommer-Japer疲劳曲线图.计算结果表明,该转向架构架在17个载荷工况下的静强度低于材料屈服极限,且构架的主体与各设备安装座的焊缝疲劳强度符合疲劳强度要求,具有较高安全裕量.     

川藏铁路线路条件下基于热-机耦合的货车车轮辐板优化*

针对川藏铁路线路货运车辆下坡区段长时间制动导致的车轮热负荷大幅增加和车轮辐板疲劳问题,考虑热-机耦合效应,采用正交试验法对现有C_(70)型敞车HESA型车轮辐板进行优化设计。试验选定轮辋与辐板过渡两侧倾角、辐板与轮毂过渡两侧倾角、辐板上部厚度、辐板下部厚度作为优化因素,依据车轮实际运维要求将辐板疲劳强度、车轮质量、辐板静强度列为优化目标。按照UIC510-5规程直线工况所确定的机械载荷工况,采用货车匀速通过超长连续大坡度区段踏面制动下车轮瞬态热载荷工况,对3种优化车轮辐板进行静强度校核与疲劳强度校核,并对比得到最优车轮辐板外形。结果表明:3种优化车轮辐板均满足静强度条件,其中辐板静强度最佳组合方案有效改善机械载荷下车轮辐板等效应力;3种优化车轮辐板均满足疲劳强度条件,其中疲劳强度最优组合方案有效改善热-机耦合载荷下车轮辐板疲劳强度。     

复荷载单边止挡轴箱的结构强度评估

依据UIC 615-4及EN 12082规范,对某机车车辆有限公司出口南非的机车转向架轴箱进行载荷分析,确定了其在计算分析时的载荷工况,利用ANSYS有限元分析计算了该轴箱在超常载荷和运营载荷下的静强度指标,用Goodman图校核了疲劳强度。计算分析结果表明:轴箱静强度和疲劳强度均满足要求,该转向架轴箱安全可靠。     

装载机工作装置结构强度分析与试验研究

为获得装载机工作装置载荷谱测点位置,全面评估工作装置的结构强度与疲劳强度。建立铲斗受力模型,利用六面体单元和接触单元对工作装置整体结构进行有限元建模,采用典型工况法对工作装置结构强度进行仿真和试验研究,结果表明仿真值与实测值基本吻合,两者误差在1.6%~7.3%之间,从而有效地确定了载荷测点位置区域。采用Goodman疲劳极限线图法对工作装置结构测点位置的疲劳强度进行评估,试验测点的应力仿真值和试验值都在Goodman曲线范围以内,表明结构满足疲劳强度要求。将静强度校核与疲劳强度评估相互结合,获得了一种较为完整的结构强度分析方法。结构强度分析与试验结果为装载机工作装置载荷谱测试与疲劳寿命分析提供依据。     

高压往复泵曲轴疲劳强度分析及设计改进

对某型号三缸单作用往复泵各机构进行运动和受力分析,得到曲轴载荷变化规律;选取两种最危险工况对曲轴进行有限元分析,得到曲轴的应力分布情况,并对曲轴进行疲劳强度校核;结果表明该曲轴疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴发生断裂的实际情况;基于有限元分析,提出两种改进设计方案,并验证其满足疲劳强度要求。     

兆瓦级风电齿轮增速箱箱体有限元分析

风电齿轮增速箱是兆瓦级风力发电机组的关键部件。应用有限元法,对风电齿轮增速箱箱体进行静强度分析和疲劳分析。在SolidWorks软件中建立箱体的几何模型并且进行简化处理,再将简化后的模型导入Ansys workbench环境下划分网格,根据风电齿轮箱的实际运行情况确定其边界条件及所受载荷,计算求解其应力、应变和变形。根据计算结果分析结构中可能存在的危险区域并提出了改进方案。在此基础上进行疲劳强度分析。通过对疲劳载荷谱的合理简化,计算出寿命、安全系数、损伤和等效交变应力。根据计算结果分析确定结构危险区域疲劳寿命是符合设计要求。     

高速列车铝合金车体强度可靠性安全系数分析方法

针对铁道车辆结构设计标准中给定的安全系数存在经验性,从可靠性理论出发,分析可靠性安全系数评估方法,使安全系数选取趋于合理。以某型高速列车车体为研究对象,建立其有限元模型,参照EN12663-1车体设计标准确定静强度载荷工况。并考虑高速会车情况下的气动载荷工况,施加边界条件对车体进行强度分析。同时结合车体铝合金材料性能绘制车体材料的不同可靠度的Goodman曲线,建立可靠度与安全系数的关系模型,对车体静强度和疲劳强度的可靠性安全系数进行了分析。结果表明:随着可靠度的提高,安全系数降低,车体满足不同可靠度下的静强度和疲劳强度要求。99.9%可靠度下静强度的最小安全系数为1.3,出现在整备状态下纵向受1 500 kN压缩载荷作用的工况下;考虑气动载荷影响,结构疲劳安全系数最小值为1.53,有一定的安全裕量,车体侧墙门角和窗角位置的安全系数较小。车体结构的应力和材料强度的分散性对安全系数有影响,为确保高速列车车体具有较高的可靠度,可以采取控制铝合金材料强度性能的分散程度、降低几何结构的应力集中和优化结构减小工作应力等措施来实现。