液压驱动的大型风电叶片模具翻转系统设计与研究

摘要

采用液压驱动方式的变幅翻转系统实现大型风电叶片制造过程的合模与脱模,具有作业效率高、运动平稳、控制简单等优点,能更好地符合施工安全要求,是大型风电叶片模具翻转系统发展的一个主要方向。 本论文针对某公司NOI 37.5 m风电叶片模具翻转系统进行改进设计与研究。变幅翻转机构是变幅翻转系统的主要的工作部件,其工作性能好坏直接影响系统的工作。变幅翻转机构的设计思想是采用两个变幅液压缸在翻转过程中交替成为主从动缸,而且在合模和脱模过程中两个变幅液压缸动作刚好相反,故该机构在结构和功能上具有对称性。 首先,设计合理的铰点位置参数,并优化设计。对变幅翻转机构进行了详细的运动学和动力学分析,推导出机构的位置方程、速度方程和加速度方程,得到了输出运动与输入运动的位置、速度以及加速度之间的关系,建立了数学模型。然后,对变幅翻转系统进行UG三维建模和ADAMS仿真分析,分析液压缸切换时系统冲击问题,仿真结果表明变幅翻转系统具有良好的运动性能。在此基础上对机构重要部件进行ANSYS有限元分析,为机构具体参数尺寸设计提供计算依据。最后,设计出与整机相匹配的液压系统。该变幅翻转系统不仅为实际工程应用提供理论依据,而且提高了公司大型风电叶片的生产制造能力。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1风能资源概况

1.1.2风电技术概况

1.2国内外风电叶片生产及制造模具发展概况

1.2.1国内风电叶片生产发展和趋势

1.2.2国外风电叶片发展现状和趋势

1.2.3国内外风电叶片模具翻转系统研究现状和趋势

1.3本课题研究的目的和意义

1.4本课题研究的方法和手段

1.5本课题研究的思路和主要内容

1.5.1研究思路

1.5.2主要研究内容

第2章风电叶片模具翻转系统总体方案设计

2.1风电叶片模具系统概述

2.1.1风电叶片模具系统组成

2.1.2风电叶片模具系统工作原理

2.1.3风电叶片模具翻转系统功能要求

2.2风电叶片模具翻转系统总体方案设计与比较

2.2.1风电叶片模具翻转系统总体方案设计

2.2.2风电叶片模具翻转系统总体方案比较及选择

第3章风电叶片模具变幅翻转机构设计

3.1风电叶片模具翻转系统设计要求

3.1.1风电叶片模具翻转系统参数要求

3.1.2风电叶片模具翻转系统工作流程

3.2变幅翻转机构设计

3.2.1变幅翻转机构模型

3.2.2变幅翻转机构铰点确定

3.2.3翻转机构优化设计

3.3变幅翻转机构运动分析

3.3.1变幅翻转机构切换点确定

3.3.2变幅翻转机构奇异性分析

3.3.3翻转合模过程运动分析

3.4变幅翻转机构动力学模型

3.4.1变幅液压缸对叶片上模的主动力矩MP

3.4.2叶片上模重力矩MQ

3.5油缸中压力变化情况

第4章变幅翻转系统分析与仿真

4.1引言

4.2变幅翻转机构三维建模

4.2.1三维建模软件Unigraphics简介

4.2.2本课题主要应用模块

4.2.3变幅翻转机构建模与装配

4.3变幅翻转系统仿真分析

4.3.1 ADAMS仿真分析原理

4.3.2本课题主要应用模块

4.3.3变幅翻转系统运动/动力学仿真

4.4变幅翻转机构有限元分析

4.4.1有限元法

4.4.2有限元分析软件ANSYS功能

4.4.3 ANSYS应用模块

4.4.4变幅翻转系统有限元分析

第5章风电叶片模具翻转液压系统设计

5.1液压系统设计概述

5.2.风电叶片模具翻转液压系统设计

5.2.1液压系统Ⅰ设计

5.2.2液压系统Ⅱ设计

5.2.3翻转液压系统动作过程

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果