风电惯性台架飞轮强度分析及其组合优化.pdfVIP

风电惯性台架飞轮强度分析及其组合优化 口 曲 波 t二 口 李 兵 口 郑 阳 口 王利宁 1．吉林大学 生物与农业工程学院 长春 130022 2．吉林大学 机 电设备研究所 长春 130022 摘 要 ：惯性飞轮 的结构强度直接关系到制动器惯性 台架的安全可靠。采用接触算法 ，利用有限元软件 ，考虑额定 转速和超速等栽荷工况，从结构强度方面对惯性飞轮进行分析 。计算结果表 明，飞轮在规定工况下能满足强度要求，并给 出了飞轮爆 裂的临界转速 以及飞轮 组的优化组合。 关键词 ：惯性飞轮 接触 应力强度 临界转速 中图分类号：TH133．7 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2012)05—0017—03 飞轮 的储能 容 量 由飞 轮 的转动 惯量 和转 速 的大 小 定 转 速 和 超 速 25％ 情 况 下 都 具 有 足 够 决定 ：E一= 。飞轮 的转 动 惯量 与 飞轮 质量 和 半 厶 的强 度 ．能 满 足 安 径 的平 方成 正 比 。但 飞轮 的转 速 因材 料 强 度 而受 到 限 全 系 数 要 求 。工 程 制 。飞轮 的转速 越 大 ，其 外缘 产生 的离心 力就 越大 ，当 上 常 用 的 金 属 材 飞轮 外缘 材料所 受 离心力 超过 其材 料所 能承 受 的极 限 料 ．弹 性 变 形 的应 时 ，飞轮 便 会爆 裂 。为 了安全 ，在 选 择外 圆直 径 时 ，应 力 应 变 是 线 性 关 使飞 轮外 圆 的圆周 速度不 大于 安全 值 。 系 ，在 Inventor有 限 对 于飞轮 的设计 一般 要考 虑 3方面 的 问题 ：质 量 元 静 态 应 力 分 析 能 量 密度 、体 积 能 量 密 度 和 价格 能量 密度 。即要 求 储 中 。采 用 线 弹 性 的 能容 量一 定 的飞轮质 量轻 、体 积小和造价 低 。 假设 是 可行 的 。本 文采用 Inventor软件 ，对飞轮 进行 有 1 飞轮设计 限元强 度分 析 ，因飞轮 形状 结构 简单 ．应力 分析采 用 自 动 网格 划分 。再添 加局 部 网格 进行 细化 ．有 限元模 型见 1．1 飞轮 材 料 图 1。为 进行 有 限元 强度分 析 ，对模 型 添加 相 应 约束 ， 当飞轮外缘 线速 度超 过 50m／s时 。一般 采 用铸 钢 在 飞轮 键槽 承受 力 的平面处 添加 相应 位移 约束 。 或 优 质碳 素钢 材 料 。综 合 考 虑 材 料 的屈 服 强度 、价 格 飞 轮承 受 的载