專利名稱：兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法，屬于兆瓦級(jí)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的載荷計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)于兩點(diǎn)支撐的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，齒輪箱是至關(guān)重要的部件。有30%的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)間是齒輪箱出現(xiàn)的問(wèn)題導(dǎo)致的，在更換的部件中，齒輪箱的維護(hù)和更換費(fèi) 用相當(dāng)昂貴，大約占整個(gè)風(fēng)機(jī)費(fèi)用的10 % ，所以準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)齒輪箱是提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組利 用率的關(guān)鍵，而設(shè)計(jì)好齒輪箱的前提是準(zhǔn)確的計(jì)算齒輪箱的輸入載荷。兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組中齒輪箱的輸入載荷常規(guī)可用動(dòng)力學(xué)軟件建模并進(jìn)行計(jì)算來(lái)提取，但是要提取齒輪箱的 輸入載荷單建模來(lái)說(shuō)就比較困難，因?yàn)樵趧?dòng)力學(xué)軟件的建模中除了要畫出各個(gè)復(fù)雜的模型 外還涉及到各個(gè)零部件之間的自由度約束；然而把各個(gè)模型都建立好后模擬運(yùn)動(dòng)，從齒輪 箱上提取載荷也不是簡(jiǎn)單的過(guò)程，這樣不利于提取的載荷的準(zhǔn)確性，并且工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法，能準(zhǔn)
確的提取載荷，建模方便，省時(shí)省力，解決背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法是把兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 相關(guān)零部件模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，在有限元軟件中建模，輪轂部分可以用一個(gè)節(jié)點(diǎn)代替，用梁?jiǎn)卧?來(lái)模擬主軸和彈性支撐，用桿單元模擬軸承，用實(shí)體單元模擬前機(jī)架、后機(jī)架和塔筒，在輪 轂中心位置加外部載荷，在塔筒下部施加全約束，建模完畢后進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算完成后，在齒 輪箱四個(gè)彈性支撐座的中心位置提取載荷。
當(dāng)然，實(shí)際齒輪箱的輸入載荷還需要在提取位置的載荷基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)化成實(shí)際位置的
載荷。這樣的簡(jiǎn)化模型計(jì)算速度快而且算出來(lái)的載荷比較準(zhǔn)確，省時(shí)省力。 本發(fā)明方法的有益效果是齒輪箱的輸入載荷計(jì)算的準(zhǔn)確與否對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)起
到至關(guān)重要的作用。所以此方案為得到最優(yōu)設(shè)計(jì)的齒輪箱提供了良好的條件，在提高風(fēng)力
發(fā)電機(jī)組整機(jī)的利用率方面會(huì)起到很大的作用。本發(fā)明構(gòu)思新穎、獨(dú)特并具有科學(xué)性，提高
了載荷的準(zhǔn)確性，并省時(shí)省力。


圖1是傳統(tǒng)的建模方式圖。
圖2是發(fā)明方案的有限元模型圖。
圖3是發(fā)明方案的有限元模型的剖面圖。 圖中1.輪轂，2.主軸，3.軸承座，4.齒輪箱彈性支撐座，5.齒輪箱，6.發(fā)電機(jī)， 7.后機(jī)架，8.前機(jī)架，9.偏航驅(qū)動(dòng)，IO.偏航軸承，ll.塔筒，12.主軸質(zhì)量單元，13.模擬軸
3承的桿單元，14.載荷提取位置，15.齒輪箱質(zhì)量單元，16.偏航馬達(dá)的質(zhì)量單元。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 在實(shí)施例中，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法是把兆瓦級(jí)風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的相關(guān)零部件模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，在有限元軟件中建模，輪轂部分可以用一個(gè)節(jié)點(diǎn) 代替，用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬主軸和彈性支撐，用桿單元模擬軸承，用實(shí)體單元模擬前機(jī)架、后機(jī) 架和塔筒，在輪轂中心位置加外部載荷，在塔筒下部施加全約束，建模完畢后進(jìn)行計(jì)算；計(jì) 算完成后，在齒輪箱四個(gè)彈性支撐座的中心位置提取載荷。
具體建模步驟如下 (1)分別將軸承座、前機(jī)架、后機(jī)架、塔筒和齒輪箱的彈性支撐在劃分網(wǎng)格的軟件 中劃分好適合計(jì)算的網(wǎng)格大小，分別保存； (2)將劃分好網(wǎng)格的各個(gè)模型同時(shí)導(dǎo)入用來(lái)計(jì)算的有限元軟件中； (3)分別在主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)和偏航馬達(dá)的質(zhì)心位置建立節(jié)點(diǎn)； (4)在前主軸軸承位置建立節(jié)點(diǎn)，在后主軸軸承位置建立節(jié)點(diǎn)； (5)分別在主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)以及偏航馬達(dá)的質(zhì)心位置建立質(zhì)量單元； (6)建立模擬主軸和彈性支撐的梁?jiǎn)卧? (7)在前后軸承位置建立模擬軸承的桿單元； (8)對(duì)導(dǎo)入的各個(gè)模型之間建立相應(yīng)的接觸對(duì)； (9)在主軸和軸承中心位置建立耦合對(duì)； (10)在塔筒底部施加約束，在輪轂中心位置施加載荷； (11)進(jìn)行計(jì)算； (12)運(yùn)算完畢后在載荷提取位置進(jìn)行提取載荷； (13)根據(jù)主軸與齒輪箱連接位置到提取載荷位置的距離，計(jì)算出齒輪箱輸入載 荷。
權(quán)利要求
一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法，其特征在于把兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的相關(guān)零部件模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，在有限元軟件中建模，輪轂部分可以用一個(gè)節(jié)點(diǎn)代替，用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬主軸和彈性支撐，用桿單元模擬軸承，用實(shí)體單元模擬前機(jī)架、后機(jī)架和塔筒，在輪轂中心位置加外部載荷，在塔筒下部施加全約束，建模完畢后進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算完成后，在齒輪箱四個(gè)彈性支撐座的中心位置提取載荷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法，其特征 在于具體建模步驟如下(1) 分別將軸承座、前機(jī)架、后機(jī)架、塔筒和齒輪箱的彈性支撐在劃分網(wǎng)格的軟件中劃 分好適合計(jì)算的網(wǎng)格大小，分別保存；(2) 將劃分好網(wǎng)格的各個(gè)模型同時(shí)導(dǎo)入用來(lái)計(jì)算的有限元軟件中；(3) 分別在主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)和偏航馬達(dá)的質(zhì)心位置建立節(jié)點(diǎn)；(4) 在前主軸軸承位置建立節(jié)點(diǎn)，在后主軸軸承位置建立節(jié)點(diǎn)；(5) 分別在主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)以及偏航馬達(dá)的質(zhì)心位置建立質(zhì)量單元；(6) 建立模擬主軸和彈性支撐的梁?jiǎn)卧?7) 在前后軸承位置建立模擬軸承的桿單元；(8) 對(duì)導(dǎo)入的各個(gè)模型之間建立相應(yīng)的接觸對(duì)；(9) 在主軸和軸承中心位置建立耦合對(duì)；(10) 在塔筒底部施加約束，在輪轂中心位置施加載荷；(11) 進(jìn)行計(jì)算；(12) 運(yùn)算完畢后在載荷提取位置進(jìn)行提取載荷；(13) 根據(jù)主軸與齒輪箱連接位置到提取載荷位置的距離，計(jì)算出齒輪箱輸入載荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱輸入載荷的提取方法，屬于兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的載荷計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是把兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的相關(guān)零部件模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，在有限元軟件中建模，輪轂部分可以用一個(gè)節(jié)點(diǎn)代替，用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬主軸和彈性支撐，用桿單元模擬軸承，用實(shí)體單元模擬前機(jī)架、后機(jī)架和塔筒，在輪轂中心位置加外部載荷，在塔筒下部施加全約束，建模完畢后進(jìn)行計(jì)算；計(jì)算完成后，在齒輪箱四個(gè)彈性支撐座的中心位置提取載荷。本發(fā)明方法的有益效果是齒輪箱的輸入載荷計(jì)算的準(zhǔn)確與否對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)起到至關(guān)重要的作用。所以此方案為得到最優(yōu)設(shè)計(jì)的齒輪箱提供了良好的條件，在提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)的利用率方面會(huì)起到很大的作用。本發(fā)明構(gòu)思新穎、獨(dú)特并具有科學(xué)性，提高了載荷的準(zhǔn)確性，并省時(shí)省力。
文檔編號(hào)F03D11/00GK101719190SQ20091031107
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者李娟 , 李曼, 王廣慶, 魯志平, 麻磊 申請(qǐng)人:保定天威集團(tuán)有限公司