双馈型风电机组主轴轴承选型设计方法的研究

摘要

风电机组主轴轴承的作用是吸收大部分不利于齿轮箱和发电机的载荷，并将有用的转矩和功率通过主轴传递给风电机组高速轴。所以在风电机组运行过程中，轴承是故障率最高的部件之一。由于轴承选型标准的不统一，目前中国对于风电机组主轴轴承还没有形成系统的选型设计研究方法。因此为了加强设计和制造能力，适应大型新机组的研发，本文对风电机组主轴轴承选型设计方法进行如下研究:
　　(1)综合整理和分析了几种主要的风电标准和轴承标准，归纳出适用于风电机组主轴轴承静载荷、动载荷、寿命以及接触应力等计算方法，为双馈型风电机组主轴轴承选型设计方法的研究提供了理论依据。
　　(2)通过对不同支撑形式的风电机组主轴载荷计算与分析，选出主要研究的主轴支撑方案，并提出了主传动链结构尺寸的计算方法。通过对不同主轴轴承配置方案优缺点的分析，确定了风电机组主轴轴承选型配置方案。依据GL2010和IEC61400风电标准规定，规范了风电机组主轴轴承选型设计的校核方法，阐述了风电机组主轴轴承疲劳载荷、静态安全系数、轴承寿命及润滑的计算方法及范围。同时，还利用有限元分析软件模拟出主轴轴承在实际运行中的受力情况，对主轴轴承滚子滚道间接触应力进行了校核。
　　此外，运用本课题研究的选型设计方法，对某双馈型风电机组主轴轴承进行选型设计，并通过与风电标准对比分析验证了研究的合理性和适用性。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 风电机组主轴轴承选型设计的理论基础

2．1 风电机组主轴轴承静载荷计算

2．2 静态安全系数计算

2．3 风电机组主轴轴承动载荷计算

2．4 风电机组主轴轴承寿命计算

2．5 风电机组主轴轴承接触应力计算

2．5．1 切片法

2．5．2 赫兹接触理论概述

2．6 本章小结

第3章 风电机组主轴轴承选型方案设计

3．1 风电机组主轴的支撑载荷分析

3．1．1 单轴承支撑结构载荷计算

3．1．2 双轴承支撑结构载荷计算

3．2 风电机组主传动链结构尺寸计算

3．2．1 三点式支撑结构尺寸计算

3．2．2 四点式支撑结构尺寸计算

3．3 风电机组主轴轴承选型配置方案

3．3．1 三点式支撑主轴轴承配置方案

3．3．2 四点式支撑主轴轴承配置方案

3．4 本章小结

第4章 风电机组主轴轴承选型的分析与校核

4．1 疲劳载荷处理

4．2 安全系数S0校核

4．3 轴承寿命校核

4．3．1 寿命修正系数aISO

4．3．2 润滑脂修正系数

4．4 接触应力校核

4．4．1 建立风电机组主轴轴承三维模型

4．4．2 网格划分

4．4．3 边界条件和载荷

4．5 本章小结

第5章 某双馈风电机组主轴轴承的选型设计算例

5．1 等效载荷处理

5．2 三点式支撑结构主轴轴承选型与校核

5．2．1 主传动链尺寸

5．2．2 轴承计算选型

5．2．3 轴承寿命校核

5．2．4 轴承极限接触应力校核

5．3 四点式支撑结构主轴轴承选型与校核

5．3．2 轴承计算选型

5．3．3 轴承寿命校核

5．3．4 轴承极限接触应力校核

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录