直驱风力发电机组静轴强度计算方法与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及直驱风力发电机组静轴强度计算方法。

背景技术：

静轴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，把载荷传递给底座，把转矩传递给发电机定子，这对静轴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。为了确保静轴的安全可靠运行，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。有些静轴被设计得非常笨重而巨大，静轴过重增加了制造成本。因为对静轴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有限元分析软件对直驱风力发电机静轴，进行了强度计算和受力分析。通过UG软件做出静轴的模型图，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静轴受力和变形情况，与理论估算相比具有计算精确、静轴的结构布局合理、重量轻、修改方便等优点。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明的目的是提供直驱风力发电机组静轴强度计算方法，从而有利于能够更加精准计算静轴的强度性能，且可同时计算多个工况，扩大适用范围。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

直驱风力发电机组静轴强度计算方法，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：

(1)首先，为了更准确的计算静轴，我们要把动轴、前轴承、后轴承、发电机定子与静轴的连接法兰、底座与静轴连接的法兰考虑进来；

(3)把静轴、发电机定子与静轴的连接法兰和底座与静轴连接的法兰组成一个整体考虑。

(4)所有零件均采用实体单元；前后轴承的内外圈力的传递均采用CP来进行耦合。

(5)轮毂中心的载荷(除转矩)直接加到动轴上，转矩加载到发电机定子与静轴的连接法兰面上，约束底座与静轴连接的法兰面。

本发明所述的风力发电机组静轴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静轴的强度性能，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

下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述风力发电机组静轴强度计算方法的计算模型示意图；

图2是前后轴承的内外圈力的传递均采用CP来进行耦合的计算模型局部示意图；

图中：

1、底座与静轴连接的法兰；2、发电机定子与静轴的连接法兰；3、动轴；4、定轴；

5、前轴承内外圈；6、后轴承内外圈；

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的风力发电机组静轴强度计算方法，其步骤主要包括：

(1)以现有的有限元软件为平台，实施建模，把动轴3、前轴承5、后轴承6、发电机定子与静轴的连接法兰2、底座与静轴连接的法兰1考虑进来；

(3)把静轴4、发电机定子与静轴的连接法兰2和底座与静轴连接的法兰1组成一个整体考虑，采用实体单元；

(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。

对模型加载：轮毂中心的载荷(除转矩)直接加到动轴3上，转矩加载到发电机定子与静轴的连接法兰面2上，约束底座与静轴连接的法兰面1，得到静轴中心多个载荷工况的应力及其云图。