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  2MW风力发电机低速轴轴承寿命判辨_板滞/仪外_工程科技_专业材料。板滞安排与筑制 Machinery Design&Manufacture 第2期 2014年2月 2MW风力发电机低速轴轴承寿命判辨 毛俊超,郑甲红,马浩然 (陕西科技大学机电1二程学院,陕西西安

  板滞安排与筑制 Machinery Design&Manufacture 第2期 2014年2月 2MW风力发电机低速轴轴承寿命判辨 毛俊超,郑甲红,马浩然 (陕西科技大学机电1二程学院,陕西西安710021) 摘要:轴承是维持轴转动的厉重部件,其运用寿命联系着一共呆板的运转平安。凭借某2MW风力机传动体系中低速轴 为例,通过BLADED软件判辨出的60s载荷图,遵循怠倦毁伤累积道理和雨流计数措施,绘制出风力机主轴载荷谱,并根 据行星轮传动道理和外面力学等根本学问得出低速轴载荷谱。采用圆柱滚子轴承NU0000型为算例,由载荷谱算计出轴 承寿命,选用日常轴承寿命算计和SKF轴承寿命公式算计两种措施分离算计。其结果注明轴承的寿命满意央浼,而且可 以用于日常轴承的寿命算计措施。为自此风力发电机咨询和相干板滞的安排供给外面凭借。 环节词:风力发电机;载荷谱;轴承寿命算计;BLADED软件 中图分类号:THl6 文献标识码:A 著作编号:1001—3997(2014)02—0206—03 Low Speed Shaft Bearing Life Analysis of the 2MW Wind Turbine MAO Jun—ehao,ZHENG Jia—hong,MA Hao—ran (Institute of Electrical and Mechanical Engineering,Shaanxi University of Science and Technology,Shaanxi Xi’an 710021, China) Abstract:Bearings are important parts machine.With he low speed 60 secoruls load the ofthe support shaft rotation,and its seryice life is related to the operation ofthe entire sh舻ofa 2MW wind turbine drive system∞an example,through BLADED software analysis of to diagram,according mechanics the如i萨e damage cumulative principle and rainflow of counting method,it draws out wind machine spindle load spectrum,and in accordance with the basic knowledge the principles ofplanetary wheel drive and theorics style∞an it comes to the low speed to sh斫load tO spectrum.h makes the cylindrical roller bearings NU0000 example,according the load spectrum calculation calculate were bearing蟛;,and c帆be selection of the general bearing life calculation and SKF bearing meets f乒formula method calculated.The results show that the used,and proygale a f泠of the bearing the requirements,and general bearing Zife calculation method theoretical basis forfuture wind turbine research and related mechanical design. Key Words:Wind Turbines;Load Spectrum;Bearing Life Calculation;Bladed Software 1弁言 风力发电机活着界敏捷兴盛,中邦的风电工作也不甘落伍, 原委十众年的兴盛已成为风电大邦,但其环节技巧还完美。譬喻 5MW以上的大型风力机;直径100m以上的叶片筑制;优秀的控 制体系等都是我邦风电的软肋…。轴承行为其维持各轴平常工 作的厉重零件已成为风力机失效、损坏的成分之一。所以,对轴 承实行寿命算计有利于判辨其运用岁月以便检查,删除不需要 的失掉。 大应力吼小于原料漫长怠倦极限应力盯~,则可能影响无穷次 轮回,即不超出原料恒久怠倦极限的应力不爆发怠倦毁伤,因而 正在用寿命公式实行算计时就可能不算计此一面。当毁伤率到达一 定水平时(日常为100%),原料即爆发怠倦损坏,用公式默示为: ∑(_似)=1。 仁l 2.2雨流计数法简述 正在雨流计数法中,把岁月轴设为笔直轴,应力轴设为水准 轴。把风力机随岁月变革的载荷看行为峰值或谷值,雨流计数法 的根本道理【21,如图1所示。 全部计数措施如:第一个雨流自2点处第一个谷的内侧流 下,从2点落至3n后流至4,然后下降。第二个雨流从峰2点内 侧流至3点落下,因为2点的峰值低于4点的峰值,故遏止。第 i个雨流自谷2点的内侧流到3,自3点落下至3a,流到3a处 碰上上面屋顶流下的雨流而遏止。所以,咱们可能获得这些计数 2风力发电机低速轴轴承载荷谱 2.1 Palmgten—Miner累计毁伤规则 怠倦载荷是酿成轮毂原料累计毁伤的轮回载荷,日常视风 力机秉承顺序性的不褂讪变应力。个中,盯,影响了n。次,伊:影响 了№次,以此类推。把应力争增添正在原料怠倦弧线"一N,那么相 应的每段轮回一次毁伤率为1腿,n次轮回的毁伤率为n以。若最 来稿日期:2013—08—09 基金项目:陕两省自然科学基金项目(2010JM7017) 作家简介:毛俊超,(1987一),男,陕西汉中人,硕士,正在读硕士咨询生,要紧咨询偏向:板滞传动体系 郑甲红,(1963一),男,陕西西安人,硕士,教员,要紧咨询偏向:板滞传动体系 万方数据 命到达极限形态时,应有:乏:。}=l若假设正在Pl,B,…只,下轴承 兰竺.Ⅳ小时后,譬速轴轴承寿命到达极限,则直到轴承失效只的 本质轮回次数箔名叼∥。将轴承所受一切载荷轮回次数记‰二i 骨由锎:2鼍,“蜘硝=(叼m扩…、,,~ n 0 式中:≯算计转速,悯l叮i+n扩?葛,其“值.,t/,相)r/近=r似t,nH于平蒜 (I) 讲行竺;凳竺要堡堂兰堂譬承寿命算计务必连系轴承的载荷谱 其公式为: ……“”开川伍一, 黧:博赋蜮合黼砒赫淼茹蒜署 k圳f等+等+等+A) 。2, 种:毒感黧黧.瓤lu"--It_l,。/击,.z:t.就业景况㈨…等阶 竺竺塑竺且满蹉雕---池i、蒸z※蒜载;譬 =三20f 耋l翮 、l【m 50 () 竺篓同黧岁月占总数的比例,即“:嘉。万磊未 姿羹墨0堂黧次数;q’轴承秉承群只矗蒜 同轮回岁月占总数的岘代久呲泛?X簇驯个 ㈥ k葫f簧F+轰曩+簧巧“) 1~…“、“‘叫厶A 图2 Fig.2 NU000型轴承载荷谱 NU0000 Style B谢ngs二is唰m 1 警蚕鬻黎掣输出功率锵2 MW'赢亩以根茹姜 算出核心轮的转速% 肌笊霎筌鬟篓曼}三篓中其传动结果日常正在(97.99)%之间,因 、击抑。:2黧跫妻命算计措施来说,因为风力机就业载荷和转 逐一二4。r乜’干鲥i怒。7K~甲心轮转速;fL输出总功率; 萎雾苎慧黧璺此时,应遵循不褂讪变矗磊篇羞;纛 耄慧当暑:凳曼i??竺哩竺滚子轴承旧只受径向力f,则藉刍变载荷 。…~’‘”您销 累计外面求出轴承的算计载荷Pm及算计藉荔:≮豢磊淼 甍箩棚懒据上瞰据算出正在磊≤箍柔蓑羹黧I 果,如外所示。 3古板轴承寿命算计措施 下公式算计:厶=蔷㈢5。 命指数,此霉子轴承取10/3。因为轴承的载荷一寿命弧线瑟 式£-o。(号)可能写成己,国家正规彩票app下载。芦=f=亿轴承正在变革载荷P∽,, 式中:0—轴承算计寿命;巴一算计载荷;e—额定动载荷;占~寿 ii=■■■——————~::= 竺=竺!:::弭,6,s so ii■_i 磊磊i—■__—————_ 轮回次数n棚z啦e+。se+。s叶。jiii_i ::兰= 竺!刚ariational Speed of Low Speed s眦 .以謦据下面的措施推导出p。和‰的再;瑟式:卧“”。“’叫 篙譬竺竺兰Z占总岁月眦虮善’..,善茹; :善:』三竺竺竺冀的相应转速记作‰啦,…,以,轴承正在 妞阳曼:竺.三:妻示轴承正在只影响下本质的载荷轮回次数及到达 陆由临盆轴雾竺孥可知,轴承的额定动载荷e;。云: i: 1 万方数据 翌!奎兰:::5 7硝2嘶4州8州e+7 2刚“7… —:忑=====————二二:::=!二 e+8。则由以上数据可算计出.…””““‘ 极限值时所须得的载荷轮回次数,遵循怠倦累积损{j;磊篡 芝1.0/30谁风力机就业20年贝|J轴承总共≤菇疾磊罴 365×24x60x20=2.1 No.2 208 板滞安排与筑制 ’.' Feb.2014 f{;版社,201 1. (1,i Jun-feng,Cai Feng-bo,Tang Itm=乞nN。=nIql+rt2q2+A+n q。 Wen—qian.China Wind Power =72×j0_+74三砦+A一88dmin 2.1×JU £ Development 2011.) Report[M].Beijing:China Environment Seienee Press, 2.1×JU F 1f1 [2]赵晓鹏,姜丁.雨流计数法正在整车载荷谱判辨中的利用[J]科技导报, s F 乞niq。只=ItlqlPl+it2q2 P2+A+心叽只=72x 2009.27(3):67—73. (Zhao Xiao-peng.Jiang Ding.Application of rain—flow counting method in the analysis ofLoad j‰×50…+74三砦x47…+A ̄1.14e+10 1.,×lU 1.)×lU spectrum[J].Science&TechnologyReview,2009,27 则由轴承寿命的古板算法可能算计出: L产 (3):67—73.) [3]李德源,叶全枝,陈厉风力机叶片载荷谱及怠倦寿命判辨[J]丁程力 。器。 C』Pm 仁 。m万 ∥一 。∑d 哪 。P。 一233148h (4) 学,2004,21(6):118一123. (Li De-yuan,Ye Quan-zhi,Chen Yan.Load spectrum and Fatigue life analysis of the blade of the horizontal axis wind turbine lJ 则由SKF轴承寿命算计措施算计出: J.Engineering ‰葫(熹彳+熹《+熹《+A)铋s?66n 不大,可能行为安排筑制时的准确数据。 Mechanics,2004,21(6):118一123.) (5) [4]王德俊,太平,徐灏.怠倦载荷谱编制规则[J]板滞强度,1994,15(4): 37—40. 以上用两种措施分离算出了轴承的运用寿命,其结果差异 (Wang De-jun,Ping An,Xu Hao.Criteria of constructing fatigue load 5pectnlm[J]JoumaI ofMechanicalStrength,1994,15(4):37-40.) 6结论 通过怠倦毁伤累积准则和雨流计数措施道理绘制出齿轮箱 [5]韩晓娟.分歧前提下滚动轴承寿命的判辨算计措施[J].板滞安排与制 制,2005(9):3l一32. (Han Xiao-juan.A variety of bearing life calculation methods operation at different 中低速轴上NU0000型轴承的载荷谱,对其运用寿命实行了全部 凿凿算计。得出以下结论:(1)分析了遵循BLADED软件判辨得出 的轮毂主轴处转矩随岁月变革的图谱,连系劳毁伤累积准则和雨 流计数法道理,绘制出齿轮箱中低速轴上NU0000型轴承的载荷 谱,算计出凿凿运用寿命。其措施准确可行,可能行为算计呆板零 部件寿命的日常计划。(2)分离采用古板寿命算计措施和SKF寿 命公式算计法对低速轴上NU0000型轴承寿命实行算计,分离为 233148h和258766h,得出全部结果,满意风力发电机正在20年内轴 安宁常运转,为风力机的咨询和安排供给了外面维持。 l 7j conditions[J].MachineryDesign&Manufacture,2005(9):3l一 32.) [6]韩晓娟.按转矩转速判辨算计滚动轴承的寿命[J]板滞安排与筑制, 1996.118(6):26. (Han Xiao-juan.According to the torque speed analysis and calculation of rolling bearing life[J]Machinery Design&Manufacture,1 996,1 1 8(6): 26.) SKF Group.SKF General Catalogue,2003. [8]GB/F6391—2003滚动轴承额定动载荷和额定寿命[s]一E京:中邦圭臬 ff;版社,2004. (GB/T6391-2003 Dynamic IDad Rating and Rating Life of Rolling 参考文献 [1]李俊峰,蔡丰波,唐文倩.中邦风电兴盛告诉[M].北京:中邦境况科学 Bearings[S1.Beijing:China Standards Press,2004.) (上接第205页) (2)从钣金件刚度分散上看,由各阶振型图可知,钣金件用 于连结的条形孔处的变形较大,正在340.6Hz奇特是632.82Hz处 两侧边存正在跳边变形,振动趋向较显着,会影响被连结部件的法 向位移,创议改正肋板身分和布局提升此处的刚度。 (3)从钣金件实测振动频率上看,其一阶固有频率131.25Hz, 高于外部激振频率,所以不会爆发共振气象,有着较好的动力学 特点。 14j 15 J Ying Huai—qiao,Liu Jin—ming,Ao Qing—bo,et a1.Small rockets exciting QianTanggreat bridgeformodal analysis[Cj.17thIMAC,1999. J.Uncertainty calculation in( Systems and Signal Pintelona R,Guillaumeb P,Schoukens operational)modal analysis lJ J.Mechanical Processing,2007(21):2359-2373. [6]巨丽,李永堂.对击式液压锤外面与试验模态判辨[J]板滞工程学报, 2009.45(1):273—281. (Ju Li,Li Yong—tang.Theoretical and testing modal analysis of counterblow hydraulic hammer lJ j.Journal of Mechanical Engineering, 2009.45(1):273—281.) 参考文献 [1]蔡力钢,马仕明,赵永胜.重载摆角铣头模态判辨与实习咨询[J]振动 与挫折,2011,30(7):250—255. (Cai Li-gang,Ma Shi—ming,Zhao Yong—sheng.Modal analysis experimental research on 17j Massa F,Tison experimental 135一154. T,Lallemand B.Fuzzy modal analysis:prediction of behaviors[J J.Journal ofSound and Vibration,2009(322): and [8]POLYTEC公司.POLYTEC扫描式激光测振仪外面手册[M].德邦: POLYTEC公司,20l 1. heavy load angularly deflecting milling head [J]Journal ofVibration andShock,2011,30(7):250-255.) E.An application oftwo experimental modal analysis [2]Kromulski J,Hojan ofSound and (POLYTEC Company.POLYTEC Scanning Laser Vibrometer Theory Manual[M].Gemmny:POLYTEC company,201 1.) methods for the determination of operational deflection shapes[J].Journal of [9]吕端,曾东筑,于晓洋.基于ANSYSWorkbench的v8策划机曲轴有限 元模态判辨[J1.板滞安排与筑制,2012(8):ll—13. (Lv Duan,Zeng of V8 Design engine Vibration,1996,196(4):429--438. T,Lallemand B.Fuzzy modal analysis:prediction of Sound 【3j Massa F,Tison experimental 135一】54. Dong-jian,Yu Xiao—yang.Finite element on modal analysis behaviors[J].Journal andVibration。2009(322): crankshaft based ANSYS Workbench lJ J.Machinery andManufaeture,2012(8):1l—13.) 万方数据 2MW风力发电机低速轴轴承寿命判辨 作家: 作家单元: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 毛俊超, 郑甲红, 马浩然, MAO Jun-chao, ZHENG Jia-hong, MA Hao-ran 陕西科技大学机电工程学院,陕西西安,710021 板滞安排与筑制 Machinery Design & Manufacture 2013(2) 参考文献(8条) 1.李俊峰;蔡丰波;唐文倩 中邦风电兴盛告诉 2011 2.赵晓鹏;姜丁 雨流计数法正在整车载荷谱判辨中的利用[期刊论文]-{H}科技导报 2009(3) 3.李德源;叶全枝;陈厉 风力机叶片载荷谱及怠倦寿命判辨[期刊论文]-{H}工程力学 2004(6) 4.王德俊;太平;徐灏 怠倦载荷谱编制规则 1994(4) 5.韩晓娟 分歧前提下滚动轴承寿命的判辨算计措施[期刊论文]-{H}板滞安排与筑制 2005(9) 6.韩晓娟 按转矩转速判辨算计滚动轴承的寿命 1996(6) 7.SKF Group SKF General Catalogue 2003 8.滚动轴承额定动载荷和额定寿命 2004 本文链接:




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