兆瓦級(jí)風(fēng)電變槳軸承摩擦力矩研究

【摘要】：隨著化石能源的日益枯竭，清潔能源已經(jīng)成為各國發(fā)展的重點(diǎn)，風(fēng)能作為一種清潔能越來越受到各國的重視，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)前景十分光明。風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作環(huán)境惡劣，要求可靠性極高，變槳軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件之一，變槳軸承的好壞直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性，因此深入開展變槳軸承的研究對(duì)提高我國風(fēng)電軸承制造水平具有十分重要的意義。 本文圍繞變槳軸承的摩擦力矩做了以下研究工作：首先對(duì)變槳軸承的受力情況進(jìn)行了研究，分析了變槳軸承的受力狀況；其次建立了聯(lián)合外力作用下的變槳軸承內(nèi)圈平衡數(shù)值模型，利用有限元軟件對(duì)變槳軸承的載荷分布進(jìn)行了計(jì)算，分析了變槳軸承溝道結(jié)構(gòu)參數(shù)、螺栓預(yù)緊力以及模擬工況條件對(duì)其載荷分布的影響；再次對(duì)變槳軸承的摩擦力矩進(jìn)行了分析計(jì)算，分析了外部載荷和溝道結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)變槳軸承摩擦力矩的影響；最后對(duì)變槳軸承的摩擦力矩進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，分別測(cè)量了空載狀態(tài)和加載狀態(tài)下的摩擦力矩，并同理論計(jì)算做了對(duì)比。 研究結(jié)果表明：變槳軸承的外部載荷有周期性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，使得其表現(xiàn)在變槳軸承上的軸向力、徑向力和傾覆力矩也呈現(xiàn)出周期性和隨機(jī)性，其中傾覆力矩作用最大。適當(dāng)增大變槳軸承的初始接觸角和減小溝曲率半徑系數(shù)有利于提高變槳軸承的承載能力；游隙對(duì)載荷分布的影響較為復(fù)雜，變槳軸承鋼球與溝道間的最大載荷值會(huì)隨著游隙的增加先減小后增大，所以取適當(dāng)?shù)呢?fù)游隙有利于提高變槳軸承的承載能力；螺栓預(yù)緊力的作用同游隙對(duì)載荷分布的影響相似，合適的螺栓預(yù)緊力能夠提高變槳軸承的承載能力；模擬工況條件下，變槳軸承會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，載荷分布呈現(xiàn)一定的不規(guī)則性。增大變槳軸承的初始接觸角，減小溝曲率半徑系數(shù)以及增大游隙都能夠減小變槳軸承鋼球和溝道間的摩擦力矩，其中，差動(dòng)滑動(dòng)和自旋滑動(dòng)引起的摩擦力矩的變化規(guī)律和鋼球與溝道間的摩擦力矩變化規(guī)律相一致，彈性滯后引起的摩擦力矩在溝曲率半徑系數(shù)不同時(shí)，變化規(guī)律同鋼球與溝道間的摩擦力矩變化規(guī)律相反。試驗(yàn)表明，在未安裝密封和填充潤滑脂的情況下，變槳軸承在安裝雙排鋼球時(shí)的摩擦力矩是安裝單排鋼球時(shí)的1.5倍左右；密封圈和潤滑脂引起的摩擦力矩是變槳軸承摩擦力矩的重要來源，而鋼球和溝道間的摩擦力矩以及保持架引起的摩擦力矩相對(duì)比較?。荒Σ亮乩碚撚?jì)算模型計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果相近，理論模型能夠滿足工程應(yīng)用。 【關(guān)鍵詞】：變槳軸承 載荷分布 有限元分析 摩擦力矩
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH133.3;TM315
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和研究進(jìn)展9-11
• 1.3 變槳軸承概述11-13
• 1.3.1 變槳軸承的主要特點(diǎn)12-13
• 1.4 課題研究內(nèi)容13-14
• 1.5 課題來源14-15
• 第2章 變槳軸承的受力分析15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 變槳軸承外部載荷特點(diǎn)15
• 2.3 變槳軸承外部載荷計(jì)算15-20
• 2.4 變槳軸承外部載荷的軟件計(jì)算20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 變槳軸承的載荷分布23-45
• 3.1 引言23
• 3.2 最大接觸載荷的計(jì)算23-26
• 3.2.1 經(jīng)驗(yàn)公式23-24
• 3.2.2 赫茲接觸理論24
• 3.2.3 接觸應(yīng)力和接觸變形24-26
• 3.3 變槳軸承載荷分布的理論計(jì)算26-29
• 3.4 變槳軸承有限元模型的建立29-34
• 3.4.1 有限元分析概述29
• 3.4.2 模型的建立和簡化29-31
• 3.4.3 網(wǎng)格的劃分和接觸的設(shè)置31-32
• 3.4.4 約束和載荷的施加32-33
• 3.4.5 計(jì)算結(jié)果分析33-34
• 3.4.6 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證34
• 3.5 變槳軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)載荷分布的影響34-40
• 3.5.1 初始接觸角對(duì)載荷分布的影響35-37
• 3.5.2 溝曲率半徑系數(shù)對(duì)載荷分布的影響37-38
• 3.5.3 游隙對(duì)載荷分布的影響38-40
• 3.6 螺栓預(yù)緊力對(duì)載荷分布的影響40-43
• 3.6.1 有限元模型的建立40-41
• 3.6.2 無螺栓預(yù)緊力的載荷分布41-42
• 3.6.3 有螺栓預(yù)緊力的載荷分布42-43
• 3.7 模擬工況條件對(duì)載荷分布的影響43-44
• 3.8 本章小結(jié)44-45
• 第4章 變槳軸承摩擦力矩的計(jì)算分析45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 摩擦力矩計(jì)算理論45-51
• 4.2.1 一般計(jì)算模型45-46
• 4.2.2 較為準(zhǔn)確的計(jì)算模型46-50
• 4.2.3 SKF 的計(jì)算模型50-51
• 4.3 變槳軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)摩擦力矩的影響51-54
• 4.3.1 初始接觸角對(duì)摩擦力矩的影響51-52
• 4.3.2 溝曲率半徑系數(shù)對(duì)摩擦力矩的影響52-53
• 4.3.3 游隙對(duì)摩擦力矩的影響53-54
• 4.4 外部載荷對(duì)摩擦力矩的影響54-56
• 4.4.1 軸向力對(duì)摩擦力矩的影響54-56
• 4.4.2 傾覆力矩對(duì)摩擦力矩的影響56
• 4.5 不同摩擦力矩計(jì)算模型的對(duì)比分析56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 第5章 摩擦力矩的試驗(yàn)測(cè)量59-65
• 5.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>59
• 5.2 空載試驗(yàn)59-62
• 5.2.1 試驗(yàn)裝置59-60
• 5.2.2 測(cè)量方法60
• 5.2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析60-62
• 5.3 加載試驗(yàn)62-64
• 5.3.1 試驗(yàn)裝置62-63
• 5.3.2 測(cè)量方法63
• 5.3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果71

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