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  关于大型风冷蓄冷机组轮毂静态电阻的有限元计算,“轮毂 – 托架叶片”的整体等效模型和物理模型的边界条件的等效方法。供集线器。绍了建立等效模型的过程和方法,并通过相关计算验证了边界条件的准确性。2兆瓦风能冷库机组轮毂静电阻计算结果表明,计算方法及时减少,计算精度高,为基础提供了依据。论上的集中器的设计和优化。毂是连接叶片和制冷储存单元主轴的必要部件,其结构和形状复杂,必须承受交替复杂的负载条件,因此强度要求和寿命非常严格。

大型风力机轮毂静电阻计算方法的研究_no.1250

  毂连接到叶片根部和风扇的主轴上。片受到交替的复杂力,例如推力,扭矩和弯矩,然后通过变桨轴承作用在轮毂上。集线器移动到主驱动系统。毂结构的强度和疲劳的计算是一个复杂的工程问题。用现有的工程力学知识和弹性力学理论,很难准确描述轮毂结构受复杂载荷作用力的状态,难以分析强度和使用理论计算来确定枢纽的寿命。而,随着计算机技术的飞速发展,使用有限元方法来解决近似工程解决方案被广泛使用。有限元过程中,最重要的是执行物理模型的加载和约束,也就是物理模型的边界条件。毂用螺栓固定在三个螺距轴承和输入主轴上。栓连接和轴承之间的过渡使轮毂设计模型成为一个非常复杂的非线性边界条件。
  过建立螺栓连接和钢球和滚道的接触模式,难以实现公司层面的现有计算水平。前,计算轮毂阻力的难点在于通过等效轮毂的静阻来计算成品元件,以简化计算模型并提高计算效率。出了“主轴轮毂叶片”的等效有限元模型,该模型相当于螺栓连接和轴承接触等非线性因素,可以对大型轮毂进行快速有限元计算。1显示了风力涡轮机制造商的2兆瓦风冷存储单元的轮毂的三维模型,基本尺寸参数如表1所示,以及材料的特性。毂计算的整体几何模型包括轮毂,变桨轴承,主轴和叶片,如图2所示。
  算出的轮毂负荷传递涉及两个坐标系,即轮毂的坐标系。毂(图3)和倾斜坐标系(图4)。轮毂的坐标系中:轮毂轴的XNF方向; ZNF垂直向上,YNF垂直于XNF; XNF,YNF,ZNF符合右手的规则,原点位于枢纽的中心。叶片的坐标系中:ZB与叶片的桨距轴线重合; XB垂直于ZB,朝向塔的方向前进; YB垂直于叶片轴线和主轴轴线,满足右手的规则;原点位于刀片的根部。提供的叶片载荷谱计算静电阻载荷,并且通过坐标变换获得表3。毂静电阻有限元计算的边界条件主要相当于变桨轴承和等效螺栓连接。

大型风力机轮毂静电阻计算方法的研究_no.617

  梯轴承的等效值是指钢球和滚动轴承滚道的等效加工;螺栓连接的等效对应于螺栓头,螺母和连接元件之间的等效处理。列双列接触球轴承具有以下特点:结构复杂,尺寸大,刚性低。果模型是根据实际的轴承结构制造的,钢球和滚道之间的接触必须非常精细,并且200多个钢球和滚道之间的接触将使模型难以收敛,计算效率极低。球滚动节距和滚道之间接触的等效处理是必不可少的。Daidie A和其他人使用非线性弹簧元件来模拟滚动元件,以便弹性地等同轴承。体等效方法是:两个弹簧元件被分别定义为曲率的中心点的四个通道C1,C2和C3,在轧制步骤的内圈和外圈的C4的端部,和椭圆的长度接触和半轴根据赫兹接触公式计算并通过刚性杆连接。矩以在channel.The赫兹结果的接触区域中的弹簧端节点如图5所示。效治疗轴承具有非线性弹簧元件使得有可能准确地模拟轧制的传输加载并反映轴承的应力状态。而,在优化集线器拓扑时,这种建模方法中使用的大量非线性弹簧元件具有不利的结果,例如多次迭代步骤,大量计算和难度收敛。上述分析的基础上,提出了一种等效于通过刚性杆模拟滚动体与通道之间接触的螺距步骤,特别是在中心建立质点单元。个滚动元件的质量点和每个凹槽通过刚性杆连接。Dohertz接触区域中的结被耦合以模拟滚动元件与轴承的内环和外环的接触(如图6所示)。中:F(ρ)是接触体的曲率函数,冷凝器价格表示曲率的差异; ρ是曲率的总和; α,b是接触椭圆的半长度; α*,b *是与F(ρ)相关的维数为1参数:ξ1,2是材料的泊松比; E1,E2是材料的弹性模量,Q是正常载荷。了获得轴承的正确传动,变桨轴承的等效处理,变桨轴承弹簧单元的整体模型和刚性杆连接的等效模型使得可以建立整体模型轴承毂。- 黎明,使用有限元法。有的2兆瓦集中器用于静电阻力分析。单因子方法的基础上,在模型中只考虑原始阶段的等效模型。载条件和边界条件相同。据两个等效模型提取中心应力云图。果如图7-8所示。型的结果在表4中溶液的结果呈现时,得出以下结论:1)在两个模型轮毂的最大应力发生毂附近的主轴和脚的侧轮毂法兰的最大变形位置出现在轮毂法兰的顶部。2)与弹簧单元的等效模型相比,刚性支撑杆等效模型计算结果中轮毂的最大应力误差为2.2%,表明等效模型刚性杆可以在弹簧单元的等效模型中起到弹性应力的作用。3)将刚棒等效模型的计算时间减少一半,大大提高了计算效率。完全计算计算结果计算精度和效率的基础上,采用刚性杆滚动体构造了变桨轴承弹性等效模型的弹性应力图,可以模拟准确地将轴承传递给负载。栓联轴器是风机轮毂中的重要连接方法,并且常见接触问题的解决方案是非线性接触的复杂问题。栓的几何形状完全建立在轮毂结构的设计模型中,这就产生了大规模计算和低计算效率的问题。般做法是简化螺栓和螺栓预紧。了获得有效的解决方案,建立一个与螺栓等效的合理模型非常重要。了模拟螺栓密封的载荷传递状态,在整个轮毂 – 轮毂 – 叶片拓扑优化模型中,梁和连接元件以及连接元件刚性连接以建立轴承和轮毂之间螺栓连接的等效模型和黎明。维复杂梁单元能够同时支撑轴力,冷凝器价格剪力,弯矩和扭矩,用于模拟螺栓的主体,螺母与螺栓孔的接触面积为连接在螺栓末端的中心和螺栓螺纹的接触处。该区域的几何中心R2处,梁单元由点R1和R2建立,接触对建立在两个连接元件的接合表面之间,并且梁的横截面在梁单元和预夹紧力用于模拟螺栓的预紧效果。栓连接的几何模型和等效模型如图9所示。于梁单元的螺栓等效模型,以外轴承环和叶片螺栓连接为例。

大型风力机轮毂静电阻计算方法的研究_no.845

  局拓扑优化模型“轮毂轴承叶片”,进行有限元计算,以提取轴承外圈螺栓的应力;图10显示。最大应力为572.58 MPa。VDI2230高强度螺栓连接计算标准用于计算轴承外圈的阻力和叶片的螺栓连接。中:FMzul是预紧力,FAmax是最危险螺栓的最大轴向载荷,Φen*是偏心夹紧和偏心载荷下的载荷系数; AS是螺纹应力的横截面,AS = 817 mm 2; MG是螺纹扭矩; WP是螺纹部分的极性阻力矩。
  螺栓连接的有限元计算结果与理论计算结果进行比较,有限元模型中的轴承外圈螺栓应力为572.581 MPa,轴承外圈螺栓理论计算值为576.45 MPa,误差为0.67%。以看出,有限元分析的结果与理论分析的结果基本一致:梁单元可用于模拟螺栓连接,以准确模拟螺栓与负载的传递。“轮毂 – 轴承 – 叶片”拓扑优化模型中,使用刚性杆建立轴承的弹性等效模型,并使用梁单元建立螺栓连接的等效模型,以便确保车轮结构优化模型中的优化表面极限是弹性应力,同时保证了载荷传递的准确性,提高了计算效率。

大型风力机轮毂静电阻计算方法的研究_no.665

  用上述等效方法计算大型2兆瓦风冷仓库的轮毂的静态电阻。毂结构在轮毂阻力的最终检查期间模制。虑到铸造对其阻力的影响,轮毂的铸造系数为1.25。于轮毂的材料是QT400,屈服强度σs= 250MPa。缩器的容许应力如下:[σ] =σS/γm= 181.8(MPa)。查阻力的条件是:σmax<[σ]。中:[σ]是材料的允许应力,σmax是计算出的最大应力。表3的极端条件下,一旦建立了应用于有限元分析计算模型的应力和载荷,就可以获得轮毂静电阻计算的结果。限载荷条件下轮毂的应力和位移云图以及最大载荷分量如图11所示。载荷极限条件下,阻力计算的结果如下:轮毂结构的最大量为134.79MPa,其出现在轮毂侧法兰和轴承侧法兰之间的边界处,即限制的过渡弧的位置。绳;最大位移为2.89 mm位置出现在轮毂轴承侧法兰的极限处,并靠近法兰的外部区域。时,σmax<[σ],即轮毂结构满足极限强度要求。提出的全局等效模型“blade-hub-hub-blade”为集线器的设计和优化提供了理论基础。
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