發(fā)布時間：2017-03-17 11:01

  本文關鍵詞：風電機組主軸軸承的動態(tài)響應計算方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：風電機組是風電產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,主軸軸承是風電機組中吸收葉輪氣動載荷和傳遞功率的關鍵部件。目前有關主軸軸承動態(tài)響應的研究相對較少,難以準確了解其內(nèi)部零部件的動態(tài)性能,而主軸軸承動態(tài)響應性能直接決定傳動鏈的維護成本和風電機組的傳遞效率,因此有必要對主軸軸承的動態(tài)響應性能進行研究。本文以1.5MW風電機組主軸軸承為研究對象,圍繞著在不同工況下和故障狀態(tài)下主軸軸承的動態(tài)響應性能仿真問題開展了研究工作,具體內(nèi)容和取得的研究結論包括:(1)建立了主軸軸承多剛體動力學模型。以多體動力學為基礎,通過添加約束、載荷、驅(qū)動等建立了主軸軸承多剛體動力學模型。設置主軸軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)速為10r/s,將保持架轉(zhuǎn)速和滾子自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在ADAMS中的仿真值與利用滾動軸承運動參數(shù)計算公式得出的理論值進行對比,證明了所建立的主軸軸承多剛體動力學模型的正確性。(2)對不同工況下主軸軸承動態(tài)響應進行研究。利用STEP函數(shù)模擬主軸軸承三種代表性工況,即風電機組啟動至平穩(wěn)運行階段、轉(zhuǎn)速突變階段和緊急剎車階段。并對三種工況下主軸軸承的動態(tài)響應進行研究。結果表明:緊急剎車階段滾子與內(nèi)外圈的最大接觸力和平均接觸力均最大;緊急剎車階段滾子與保持架的最大接觸力最大,轉(zhuǎn)速突變階段滾子與保持架的平均接觸力最大;緊急剎車階段主軸軸承轉(zhuǎn)動中心處的運動范圍最大,引起的主軸軸承振動和噪聲最大。(3)風電機組額定風速下,正常主軸軸承與點蝕故障和雜質(zhì)故障的動態(tài)響應之間的差異分析。通過在主軸軸承外圈上模擬點蝕和雜質(zhì)故障,在ADAMS中建立了點蝕故障和雜質(zhì)故障主軸軸承動力學模型。通過仿真計算,對比分析了風電機組額定風速下,正常主軸軸承和故障主軸軸承的動態(tài)響應。對比結果表明:點蝕和雜質(zhì)故障主軸軸承均會造成各零部件的加速度明顯增加,且點蝕故障對滾子加速度的影響較大,雜質(zhì)故障對內(nèi)圈和保持架的沖擊作用更為明顯。本文所做的研究工作,為主軸軸承的設計及參數(shù)優(yōu)化提供了一定的參考依據(jù),對工程應用有指導意義。
【關鍵詞】：主軸軸承 動力學模型 故障 動態(tài)響應
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315;TH133.3
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-18
• 1.1 課題背景和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 風電機組主軸軸承研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 滾動軸承動態(tài)性能的仿真研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容16-18
• 第2章 與主軸軸承動態(tài)響應計算相關的基礎理論簡介18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 風電機組葉片的基本理論18-22
• 2.2.1 動量理論與貝茨極限18-21
• 2.2.2 葉素理論21-22
• 2.3 風電機組主軸軸承配置方案22-23
• 2.4 風電機組主軸軸承受力分析23-25
• 2.4.1 主軸軸承軸向載荷Fa的計算23
• 2.4.2 主軸軸承徑向載荷Fr的計算23-25
• 2.5 主軸軸承三維建模25
• 2.6 滾動軸承的動力學參數(shù)計算理論25-26
• 2.7 討論與分析26
• 2.8 本章小結26-28
• 第3章 在ADAMS平臺上的主軸軸承多剛體動力學模型的建立28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 ADAMS多體動力學分析28-33
• 3.2.1 ADAMS動力學建模方法28-30
• 3.2.2 ADAMS方程求解的一般方法30
• 3.2.3 ADAMS中的碰撞模型30-31
• 3.2.4 接觸碰撞模型的參數(shù)設置31-32
• 3.2.5 ADAMS中摩擦力的計算32-33
• 3.3 主軸軸承剛體動力學模型的建立33-37
• 3.3.1 主軸軸承剛體樣機模型的建立33
• 3.3.2 運動約束的施加33
• 3.3.3 法向接觸力的定義33-36
• 3.3.4 主軸軸承動力學仿真模型的驗證36-37
• 3.4 仿真條件的確定37
• 3.5 本章小結37-39
• 第4章 三種工況下主軸軸承動態(tài)響應的分析39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 三種工況下主軸軸承動態(tài)響應分析39-47
• 4.2.1 工況條件模擬39-41
• 4.2.2 三種工況下主軸軸承動力學仿真結果分析41-47
• 4.3 本章小結47-49
• 第5章 額定風速下正常主軸軸承與故障主軸軸承動態(tài)響應分析49-55
• 5.1 主軸軸承的故障分類和原因49-50
• 5.2 主軸軸承故障類型及工況的確定50
• 5.3 額定風速下正常主軸軸承與故障主軸軸承的動態(tài)響應分析50-54
• 5.4 本章小結54-55
• 總結與展望55-57
• 總結55-56
• 展望56-57
• 參考文獻57-61
• 致謝61-62
• 附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的科研成果目錄62-63
• 附錄B 參加科研項目情況63

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本文編號：252753