風(fēng)電主軸軸承接觸分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著化石能源的消耗殆盡，風(fēng)能作為一種清潔能源受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展。主軸軸承是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的核心部件，軸承質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定了整臺(tái)風(fēng)機(jī)的性能。如今對(duì)風(fēng)電軸承的研究主要集中于偏航、變槳和主軸軸承中的雙列調(diào)心滾子軸承以及多排球軸承，鮮有涉及雙列圓錐滾子軸承。隨著風(fēng)機(jī)功率的增大，越來(lái)越多的廠商將雙列圓錐滾子軸承作為3MW及以上功率直驅(qū)型風(fēng)機(jī)的主軸軸承，因此有必要對(duì)風(fēng)機(jī)中的雙列圓錐滾子軸承進(jìn)行研究，為企業(yè)的

2、設(shè)計(jì)、制造提供技術(shù)指導(dǎo)。
　　本文以3MW直驅(qū)型風(fēng)機(jī)中的雙列圓錐滾子軸承為研究對(duì)象，建立了雙列圓錐滾子軸承的分析模型，完成了極限載荷和等效載荷工況下主軸軸承內(nèi)部接觸載荷和接觸應(yīng)力分析;基于L-P理論計(jì)算了軸承整體疲勞壽命，研究了軸向游隙對(duì)軸承整體疲勞壽命的影響;完成了極限載荷下圓錐滾子的修型設(shè)計(jì);利用Workbench對(duì)軸承模型進(jìn)行了靜力學(xué)分析;基于ISIGHT優(yōu)化軟件利用多島遺傳算法完成了主軸軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體研究如下:

3、>　　(1)闡述了風(fēng)電主軸中常見(jiàn)的主軸軸承配置方式以及常用的主軸軸承類型，介紹了雙列圓錐滾子軸承的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)以及軸承接觸分析所需的Hertz線彈性接觸理論和剛體空間運(yùn)動(dòng)中位姿與坐標(biāo)變換的相關(guān)知識(shí)。
　　(2)基于坐標(biāo)向量運(yùn)算，建立了五自由度的雙列圓錐滾子軸承的擬靜力學(xué)分析模型。將所建立的模型與現(xiàn)有的模型進(jìn)行對(duì)比，證明了本模型的正確性以及相比于現(xiàn)有模型的優(yōu)點(diǎn)。
　　(3)將所建立的模型應(yīng)用于3MW風(fēng)電主軸軸承，對(duì)軸承靜安全系

4、數(shù)進(jìn)行了校核;分析了極限載荷工況和等效載荷工況下軸承的內(nèi)部載荷和接觸應(yīng)力分布狀況;研究了傾覆力矩對(duì)于軸承載荷分布的影響;基于L-P疲勞壽命理論分析了等效載荷工況下軸向游隙對(duì)于軸承壽命的影響;對(duì)極限載荷下圓錐滾子進(jìn)行了對(duì)數(shù)曲線修型設(shè)計(jì);利用ANSYS/Workbench對(duì)主軸軸承進(jìn)行了靜力學(xué)分析。
　　(4)基于ISIGHT多學(xué)科優(yōu)化軟件對(duì)主軸軸承進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊分析了優(yōu)化變量對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響程度，利用多島遺傳算法對(duì)