风力发电机组偏航系统结构有限元分析.pdfVIP

第 1期 机械 设计 与制造 2011年 1月 Machinery Design Manufacture 17 文章编号：1001—3997(2011)01～0017—02 风力发电机组偏航系统结构有限元分析 何玉林 冯 博 杜 静 (重庆大学 机械工程学院，重庆 400030) Structuralanalysisofwindturbineyaw system HEYu—lin，FENG Bo，DUJing (CollegeofMechanicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China) -^● -^●u- _ ● ● ●^● -^●‘● ● -^_u- ■ -^●v．^●u- - - 、●v-，_^● _ -^● -^● - ● -^-v-^_ ‘- ● 、● - _ ‘● ● 、， -^_-● ，_ ^●u● ● ● ●_-^● - ●^ ^ ’ ● ～_ - ● -^●u- 【摘 要】使用非线性有限元方法对风力发电机组偏航系统进行了结构分析。建立了风力发电机 组偏航系统的有限元模型，提出了用gap单元模拟滚子，用多点约束模拟刹车器的简化方法。在极限载 荷工况下对偏航系统关键部件的静强度进行了分析。分析结果显示了简化处理的合理性及优越性，表 明在极限载荷下系统关键部件满足静强度要求。 关键词：风力发 电机 ；偏航轴承 ；有限元法 ；非线性接触 ；结构分析 A【bstract】ThestructuralofwindturbineyawsystemWasanalyzedbasedonnonlinearcontactfinite elementmethod．Thefiniteelementmodelofwindturbine yawsystemwascreated．It’Sproposednewmethod tosimulaterollerbyelementgap．ThebrakewassimulatedbyMPC．卯 ultimatestrenghofcriticalpartin yawsystemwasnaalyzed．Theresultsindicatethatthestrengthofcriticalpartmeetsdesig requirement, nadtheme thodiseffective． Keywords：W ind turbines；Yaw bearing；Finiteelementanalysis；Nonlinearcontact；Structural analysis 中图分类号：TH133．33 文献标识码 ：A 风力发电机组在运行过程中，为了使风机叶片尽量面对风 风机在非偏航状态下，通过刹车器阻止机舱相对塔筒转动， 向，用偏航驱动装置驱动偏航轴承内外圈发生相对转动实现对 由于施加相对转动边界条件很困难 而建立刹车器的3D有限元 风。系统中的偏航轴承在风力发电机组中作为回转支承部件，既 模型会增加计算时间，所以可以考虑对刹车器进行简化。 要承担很大的轴向力以支承机舱的重量 ，又要承受外部载荷中的 软件MSC．Marc，以某兆瓦级风力发电 倾覆力矩作用。外载荷通过轴承传递给塔筒法兰，法兰圆角处很 机塔筒为例，使用非线性接触分析的方法，建立了包含机舱、偏航轴 容易因应力集中发生破坏。因此偏航系统的结构强度对风机设计 承、刹车盘、塔筒及螺栓的有限元模型，应用有限元分析软件中的gap 的合理性和安全I生有重要影响。 元 c}i．子，综合使用多点约束的方法模拟刹车器，描述了模型边 偏航系统包括机舱 (内含偏航驱动装置)、偏航轴承、刹车 界务 啮争设置，淅 了偏筋捌剩