一种风力发电机组主机架强度计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组主机架强度计算方法。
【背景技术】
[0002]主机架是风力发电机组中关键部件，承担抵抗来自己叶轮中心的载荷作用，把载荷传递给塔架，这对主机架强度提出了很高的要求。为了满足强度要求，一般都是用材料力学、理论力学和弹性力学所提供的公式来算进行分析计算，而其中有许多简化条件使计算精度很低。为了确保主机架的安全可靠运行，常采用加大安全系数的方法，但其结果是结构尺寸加大、浪费材料、有时还会造成结构性能的降低。有些主机架设计得非常笨重而巨大，主机架过重增加了制造成本。因为对主机架进行精确的优化设计和精确的强度分析尤为重要。采用联合分析的方法，利用UG软件和ANSYS有限元分析软件对风力发电机主机架进行了强度计算和受力分析。通过UG软件作出主机架的模型图，根据作图的方法和步骤对模型图进行了参数化设计。并将UG模型图转化成格式再导入ANSYS分析软件中进行有限元分析。分析结果表明:该方法能够比较准确地反映主机架受力和变形情况，与理论估算相比具有计算精确、主机架结构布局合理、重量轻、修改方便等优点。
【发明内容】
[0003]针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种风力发电机组主机架强度计算方法，从而有利于能够更加精准计算主机架的强度性能，且可同时计算多个工况，扩大适用范围。
[0004]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0005]一种风力发电机组主机架强度计算方法，通过现有的有限元软件为平台实施建模，最后定义各个部件材料属性，进行计算，得出变形及应力云图，建模过程中主要包括以下步骤:
[0006](I)首先，为了更准确的计算主机架，我们要把主轴、主轴承、齿轮箱、主机架、偏行轴承和塔架考虑进来；
[0007](2)其次，主轴和齿轮箱采用梁单元来模拟；主轴承和主轴采用MPC连接，齿轮箱与支撑也是采用MPC连接；
[0008](3)把主机架、主轴承和齿轮箱支撑组成一个整体考虑。
[0009](4)主机架采用壳单元；主轴承、齿轮箱支撑、偏航轴承和塔架采用实体单元；
[0010](5)采用两种方式对模型加载:第一种是直接把轮毂中心的载荷加在主轴上，约束塔架最底部面；第二种是在塔顶中心建立节点，通过MPC单元将节点与塔架最下面建立刚度连接，把塔顶中心处的载荷加到节点上，约束主轴处的节点。
[0011]本发明所述的风力发电机组主机架强度计算方法的有益效果为:所执行步骤首先通过在有限元软件中进行建模；最后定义各个部件材料属性，计算得出变形及应力云图；从而有利于精准的计算主机架的强度性能，且可同时计算多个工况，有利于节省时间、节约成本，非常适于大范围推广。
【附图说明】
[0012]下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
[0013]图1是本发明实施例所述风力发电机组主机架强度计算方法的计算模型；
[0014]图2是本发明实施例所述风力发电机组主机架强度计算方法的细节模型。
[0015]图3载荷坐标变换计算公式。
[0016]图中:
[0017]1、主轴；2、主机架；3、主轴承；4、塔架；5、偏航轴承；6、齿轮箱支撑；7、齿轮箱
[0018]8、塔顶节点；9、塔架下端面；
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本发明所述的风力发电机组主机架强度计算方法，其步骤主要包括:
[0020](I)以现有的有限元软件为平台，实施建模，把主轴1、主轴承3、齿轮箱7、主机架
2、偏行轴承5和塔架6考虑进来；
[0021](2)其次，主轴I和齿轮箱7采用梁单元来模拟；主轴承3和主轴I采用MPC连接，齿轮箱7与支撑6也是采用MPC连接，如图3所示；
[0022](3)把主机架2、主轴承3和齿轮箱支撑6组成一个整体考虑。主机架2采用壳单元；主轴承3、齿轮箱支撑6、偏航轴承5和塔架6采用实体单元；
[0023](4)最后，定义各个部件材料属性，进行计算，得出变形及应力云图。
[0024]如图3所示，采用两种方式对模型加载:第一种是直接把轮毂中心的载荷加在主轴上，约束塔架最底部面；第二种(图2所示)是在塔顶中心建立节点，通过MPC单元将节点与塔架最下面建立刚度连接，把塔顶中心处的载荷加到节点上，约束主轴处的节点，得到主机架中心多个载荷工况的应力及其云图。
【主权项】
1.一种风力发电机组主机架强度计算方法，其特征在于:减少所要计算的模型单元数，壳单元用来算疲劳更精确。
2.根据权利要求1,把主轴、主轴承、齿轮箱、主机架、偏行轴承和塔架考虑进来；主轴和齿轮箱采用梁单元来模拟；主轴承和主轴采用MPC连接，齿轮箱与支撑也是采用MPC连接；把主机架、主轴承和齿轮箱支撑组成一个整体考虑。
3.根据权利要求1，主机架采用壳单元；主轴承、齿轮箱支撑、偏航轴承和塔架采用实体单元。
4.根据权利要求1，采用两种方式对模型加载:第一种是直接把轮毂中心的载荷加在主轴上，约束塔架最底部面；第二种是在塔顶中心建立节点，通过MPC单元将节点与塔架最下面建立刚度连接，把塔顶中心处的载荷加到节点上，约束主轴处的节点。
5.根据权利要求1，一种风力发电机组主机架强度计算方法，其特征在于:能很好的模拟主机架受力。
【专利摘要】一种风力发电机组主机架强度计算方法，通过现有的有限元软件为平台实施建模，最后定义各个部件材料属性，进行计算，得出变形及应力云图，建模过程中主要包括要把主轴、主轴承、齿轮箱、主机架、偏行轴承和塔架考虑进来，考虑两种方式加载。本发明有益效果为：有利于精准的计算主机架的强度性能，且可同时计算多个工况，有利于节省时间、节约成本，非常适于大范围推广。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104699913
【申请号】CN201510132809
【发明人】李 荣
【申请人】北京博比风电科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月25日