一种风力发电机组主机架强度计算方法及装置与流程

文档序号:12125065阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种风力发电机组主机架强度计算方法,其特征在于,该计算方法包括以下步骤:

1)采用有限元软件,对风力发电机组主机架涉及其载荷传递路径上的设备的三维几何模型进行网格划分和装配,建立风力发电机组主机架的整体模型,上述载荷传递路径上的设备至少包括轮毂(1)、主机架(6)、主轴(3)、主轴承(8)、后机架(7)、塔筒(13)、齿箱(4)、偏航轴承(11)、塔顶法兰(12)、锁紧盘(2)、偏航制动盘(9)、偏航制动卡钳(10)、偏航电机(19)和齿箱弹性支承(5);

2)按照静止轮毂坐标系在轮毂中心分别对整体模型施加六个方向的单位载荷,并按照偏航轴承坐标系对整体模型分别施加三个方向的单位加速度载荷;

3)建立包括主机架(6)及齿箱(4)、齿箱弹性支承(5)、后机架(7)、偏航制动卡钳(10)、偏航轴承(11)和偏航电机(19)的主机架子模型,把整体模型切割边界上的位移作为子模型的边界条件,以得到主机架子模型在各单位工况下的应力;

4)计算主机架的极限强度和或疲劳强度,将子模型计算得到的不同单位工况下的应力值与静止轮毂中心极限载荷及加速度极限载荷相结合,采用工况组合的方法计算极限强度;将不同单位工况下的应力值与静止轮毂中心及加速度的时序载荷谱相结合,计算疲劳强度。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组主机架强度计算方法,其特征在于,偏航齿轮采用pipe单元和beam单元模拟,并根据偏航齿轮的刚度确定pipe单元和beam单元的截面属性,偏航齿轮和偏航轴承间的连接采用只受压的link单元模拟,以实现偏航力矩的传递。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组主机架强度计算方法,其特征在于,偏航轴承的滚子采用只受压的link单元模拟,主轴承滚子采用承受拉压的link单元模拟。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组主机架强度计算方法,其特征在于,所述整体模型还包括发电机和控制柜,发电机和控制柜采用质量单元模拟,发电机与支承间采用pipe单元相连,控制柜与支承间采用pipe单元相连。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组主机架强度计算方法,其特征在于,主机架整体模型的约束边界条件为塔筒底部全约束。

6.一种风力发电机组主机架强度计算装置,其特征在于,该计算装置包括整体模型建立模块、载荷加载模块、子模型建立模块和强度计算模块,

所述的整体模型建立模块用于采用有限元软件,对风力发电机组主机架涉及其载荷传递路径上的设备的三维几何模型进行网格划分和装配,建立风力发电机组主机架的整体模型,上述载荷传递路径上的设备至少包括轮毂(1)、主机架(6)、主轴(3)、主轴承(8)、后机架(7)、塔筒(13)、齿箱(4)、偏航轴承(11)、塔顶法兰(12)、锁紧盘(2)、偏航制动盘(9)、偏航制动卡钳(10)、偏航电机(19)和齿箱弹性支承(5);

所述的载荷加载模块用于按照静止轮毂坐标系在轮毂中心分别对整体模型施加六个方向的单位载荷,并按照偏航轴承坐标系对整体模型分别施加三个方向的单位加速度载荷;

所述的子模型建立模块用于建立包括主机架(6)及齿箱(4)、齿箱弹性支承(5)、后机架(7)、偏航制动卡钳(10)、偏航轴承(11)和偏航电机(19)的主机架子模型,把整体模型切割边界上的位移作为子模型的边界条件,以得到主机架子模型在各单位工况下的应力;

所述的强度计算模块用于计算主机架极限强度和或主机架疲劳强度,极限强度计算时将子模型计算得到的不同单位工况下的应力值与静止轮毂中心极限载荷及加速度极限载荷相结合,采用工况组合的方法计算极限强度;疲劳强度计算时将不同单位工况下的应力值与静止轮毂中心及加速度的时序载荷谱相结合,计算疲劳强度。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电机组主机架强度计算装置,其特征在于,所述整体模型建立模块采用pipe单元和beam单元模拟偏航齿轮,并根据偏航齿轮的刚度确定pipe单元和beam单元的截面属性,偏航齿轮和偏航轴承间的连接采用只受压的link单元模拟,以实现偏航力矩的传递。

8.根据权利要求6所述的一种风力发电机组主机架强度计算装置,其特征在于,所述整体模型建立模块采用只受压的link单元模拟偏航轴承的滚子,采用承受拉压的link单元模拟主轴承滚子。

9.根据权利要求6所述的一种风力发电机组主机架强度计算装置,其特征在于,所述整体模型建立模块所建立的整体模型还包括发电机和控制柜,发电机和控制柜采用质量单元模拟,发电机与支承间采用pipe单元相连,控制柜与支承间采用pipe单元相连。

10.根据权利要求6所述的一种风力发电机组主机架强度计算装置,其特征在于,所述整体模型建立模块所建立的主机架整体模型的约束边界条件为塔筒底部全约束。

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