風電主軸軸承接觸分析及優(yōu)化設計.pdf

1、隨著化石能源的消耗殆盡，風能作為一種清潔能源受到了世界各國的廣泛關注，風力發(fā)電技術也取得了飛速的發(fā)展。主軸軸承是整個風力發(fā)電設備的核心部件，軸承質量的優(yōu)劣直接決定了整臺風機的性能。如今對風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。隨著風機功率的增大，越來越多的廠商將雙列圓錐滾子軸承作為3MW及以上功率直驅型風機的主軸軸承，因此有必要對風機中的雙列圓錐滾子軸承進行研究，為企業(yè)的

2、設計、制造提供技術指導。
　　本文以3MW直驅型風機中的雙列圓錐滾子軸承為研究對象，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部接觸載荷和接觸應力分析;基于L-P理論計算了軸承整體疲勞壽命，研究了軸向游隙對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計;利用Workbench對軸承模型進行了靜力學分析;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)化設計。具體研究如下:

3、>　　(1)闡述了風電主軸中常見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構參數(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動中位姿與坐標變換的相關知識。
　　(2)基于坐標向量運算，建立了五自由度的雙列圓錐滾子軸承的擬靜力學分析模型。將所建立的模型與現(xiàn)有的模型進行對比，證明了本模型的正確性以及相比于現(xiàn)有模型的優(yōu)點。
　　(3)將所建立的模型應用于3MW風電主軸軸承，對軸承靜安全系

4、數(shù)進行了校核;分析了極限載荷工況和等效載荷工況下軸承的內部載荷和接觸應力分布狀況;研究了傾覆力矩對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于軸承壽命的影響;對極限載荷下圓錐滾子進行了對數(shù)曲線修型設計;利用ANSYS/Workbench對主軸軸承進行了靜力學分析。
　　(4)基于ISIGHT多學科優(yōu)化軟件對主軸軸承進行了優(yōu)化設計，利用試驗設計模塊分析了優(yōu)化變量對目標函數(shù)的影響程度，利用多島遺傳算法對