發(fā)布時間：2022-01-01 08:33

　　變槳軸承是連接槳葉與輪轂并將槳葉中的載荷傳遞到輪轂上的變槳系統(tǒng)的重要組件,其結構尺寸大,整體剛度低,加工及熱處理工藝復雜,使用時承受沖擊載荷且轉動范圍一般在0°⁹0°之間,因此對變槳軸承的載荷傳遞及使用壽命進行研究顯得尤為必要。目前學者們對變槳軸承主要進行了一般性的研究,對軸承本身的特性及軸承套圈的主要失效形式考慮較少。鑒于此,建立“槳葉-變槳軸承-輪轂-主軸”等效有限元模型并驗證等效模型準確性,針對軸承套圈堵塞孔處斷裂的情況,提出基于力學模型接觸載荷分布特性確定堵塞孔位置的快速確定方法;針對軸承套圈螺栓孔處斷裂情況,確定基于Miner損傷理論疲勞危險位置的研究。首先,簡要分析了變槳軸承的結構特點、工作特性及材料與熱處理方式等,建立了變槳軸承有限元分析中滾動體與滾道接觸等效模型、螺栓連接等效模型,以及“槳葉-變槳軸承-輪轂-主軸”物理模型。針對滾動體與滾道接觸的等效模型,根據(jù)Hertz接觸負荷與變形的關系確定彈簧中的參數(shù)設置,并對滾動體與滾道接觸等效模型中耦合角度進行靈敏度分析。其次,建立變槳軸承實驗臺及變槳軸承實驗臺的有限元模型,有限元模型中采用“彈簧+剛性連接... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內外轉盤軸承研究現(xiàn)狀
        1.2.1 力學模型分析方法
        1.2.2 有限元分析方法
    1.3 本文主要研究內容
2 變槳軸承有限元模型的建立
    2.1 變槳軸承的特點
        2.1.1 獨立電動變槳距系統(tǒng)
        2.1.2 變槳軸承的結構及工作特性
        2.1.3 材料與熱處理
    2.2 Hertz接觸理論
        2.2.1 Hertz接觸理論概述
        2.2.2 接觸應力與變形
        2.2.3 接觸負荷與接觸彈性變形
    2.3 變槳軸承有限元等效模型的建立
        2.3.1 變槳系統(tǒng)三維模型的建立
        2.3.2 變槳系統(tǒng)的等效模型
        2.3.3 軸承切割、材料屬性及網(wǎng)格劃分
        2.3.4 載荷及約束
        2.3.5 子模型方法
        2.3.6 變槳軸承耦合角度靈敏度分析
    2.4 本章小結
3 變槳軸承的實驗研究
    3.1 實驗目的
    3.2 實驗設備介紹
        3.2.1 實驗臺的建立
        3.2.2 實驗臺主要儀器及其參數(shù)
    3.3 實驗原理
    3.4 實驗工況
    3.5 基于有限元分析的測點位置確定
        3.5.1 軸承實驗臺有限元模型建立
        3.5.2 載荷及約束施加
        3.5.3 應變片粘貼位置確定及測試傳感器位置布置
    3.6 實驗結果
        3.6.1 軸向載荷對軸承套圈力學性能的影響
        3.6.2 傾覆力矩對軸承套圈力學性能的影響
        3.6.3 螺栓預緊力對軸承套圈力學性能的影響
    3.7 有限元結果與實驗結果對比
    3.8 本章小結
4 基于接觸載荷分布特性的堵塞孔位置確定方法
    4.1 變槳軸承內圈力學模型推薦堵塞孔位置
        4.1.1 變槳軸承的幾何描述
        4.1.2 剛性支撐條件下的變形協(xié)調
        4.1.3 變槳軸承內圈力學模型
        4.1.4 堵塞孔位置確定方法
    4.2 剛性支撐條件下有限元方法推薦堵塞孔位置
    4.3 柔性支撐條件下有限元方法推薦堵塞孔位置
    4.4 結果對比與結論
    4.5 子模型方法驗證堵塞孔處靜強度
        4.5.1 整體模型分析及子模型的確定
        4.5.2 子模型分析結果
        4.5.3 驗證切割邊界
    4.6 本章小結
5 變槳軸承靜強度及疲勞壽命研究
    5.1 軸承套圈基本參數(shù)測試及強度校驗
        5.1.1 軸承套圈基本參數(shù)測試
        5.1.2 軸承套圈強度校驗
    5.2 螺栓對軸承套圈靜強度的影響
        5.2.1 螺栓直徑對軸承套圈的影響
        5.2.2 螺栓長度對軸承套圈的影響
        5.2.3 螺栓預緊力對軸承套圈的影響
    5.3 軸承套圈螺栓孔疲勞壽命研究
        5.3.1 “載荷-應力”函數(shù)關系的擬合
        5.3.2 變槳軸承S-N曲線的計算
        5.3.3 變槳軸承累積損傷計算
        5.3.4 用Gerber方程進行應力等效
        5.3.5 用Goodman方程進行應力等效
        5.3.6 小結
    5.4 軸承套圈堵塞孔疲勞壽命研究
    5.5 本章小結
結論與展望
參考文獻
附錄A 耦合區(qū)域靈敏度分析
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]清潔能源發(fā)電技術及市場現(xiàn)狀研究[J]. 李欣民.  電力需求側管理. 2017(06)
[2]雙排非對稱四點接觸球轉盤軸承力學性能分析[J]. 牛榮軍,徐金超,邵秀華,鄧四二.  機械工程學報. 2018(09)
[3]安裝螺栓對風電變槳軸承套圈結構變形的影響[J]. 姜迪,李云峰.  軸承. 2017(03)
[4]基于ABAQUS和FATIGUE的風電轉盤軸承疲勞壽命計算[J]. 馬振革,陸超,洪榮晶,陳捷.  軸承. 2016(01)
[5]大型變槳軸承載荷分布的有限元分析[J]. 武家欣,馬偉,劉義,李濟順.  機械傳動. 2014(08)
[6]特大型雙排四點接觸球軸承承載能力的研究[J]. 王燕霜,袁倩倩,曹佳偉,李璞,李燕.  機械工程學報. 2014(09)
[7]風電機組變槳軸承載荷分布研究[J]. 芮曉明,鄭輝,黃浩然.  中國電機工程學報. 2013(32)
[8]兆瓦級風機電動變槳距系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 葉成城,曹云峰,蔡旭.  電力電子技術. 2013(02)
[9]我國風能資源與風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J]. 佟昕,董媛媛.  能源研究與利用. 2012(06)
[10]具有塑性變形的轉盤軸承有限元分析方法[J]. 尚振國,董惠敏,毛范海,王華.  農業(yè)工程學報. 2011(12)

碩士論文
[1]變槳軸承及其螺栓聯(lián)接結構強度性能分析[D]. 田志亮.大連理工大學 2016
[2]兆瓦級風力發(fā)電機組變槳軸承有限元分析[D]. 陳紅濤.河南科技大學 2012
[3]考慮軸承動力傳遞關系的汽車變速箱瞬態(tài)動力學研究[D]. 鄭隆龍.重慶大學 2012
[4]偏航變槳軸承力學特性分析及結構優(yōu)化設計[D]. 賈平.大連理工大學 2012
[5]風力發(fā)電機組轉盤軸承疲勞壽命的研究[D]. 王揚.華北電力大學 2012



本文編號：3562005