專利名稱：由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)電軸承設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳 軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，世界范圍的能源短缺、環(huán)境惡化問題日益突出。風(fēng)力發(fā)電作 為一種對(duì)綠色、環(huán)保、潔凈可再生能源的利用方式越來越受到各國(guó)政府的重視。歐美一些發(fā) 達(dá)國(guó)家利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電的歷史較長(zhǎng)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)十分成熟；目前，國(guó)外主流風(fēng)力發(fā)電機(jī) 型的功率為兆瓦級(jí)，最高已達(dá)7兆瓦。最近幾年，我國(guó)開始引進(jìn)國(guó)外大中型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，但對(duì)相關(guān)技術(shù)的消化吸收十 分有限，零部件的配套能力差，這些嚴(yán)重制約了我國(guó)對(duì)風(fēng)能的有效利用以及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。變槳軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)形式為雙排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn) 盤軸承。我國(guó)相關(guān)軸承企業(yè)涉足變槳軸承設(shè)計(jì)、制造的時(shí)間不長(zhǎng)，尚未完全掌握這類軸承的 設(shè)計(jì)、分析和應(yīng)用技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)配套國(guó)產(chǎn)變槳軸承的信心不足，仍傾 向于使用進(jìn)口軸承。承載能力是變槳軸承十分重要的性能指標(biāo)，變槳軸承的動(dòng)載荷承載曲線表明了軸 承在給定壽命的前提下承受動(dòng)載荷的能力。動(dòng)載荷承載曲線是對(duì)變槳軸承進(jìn)行選型計(jì)算的 依據(jù)，軸承用戶通常要求軸承生產(chǎn)企業(yè)提供軸承的承載曲線。國(guó)外知名軸承公司，如德國(guó) 的Rothe Erde、德國(guó)的ΙΝΑ、德國(guó)的ΙΜ0、瑞典的SKF、法國(guó)的ROLLIX等公司在提供轉(zhuǎn)盤軸承 產(chǎn)品目錄的時(shí)候，均提供了完善的承載曲線圖。我國(guó)多數(shù)變槳軸承生產(chǎn)企業(yè)不能提供軸承的承載曲線圖，少數(shù)企業(yè)借用類似結(jié)構(gòu) 的工程機(jī)械用轉(zhuǎn)盤軸承的承載曲線來作為變槳軸承選型的依據(jù)，這類動(dòng)載荷承載曲線由兩 條直線組成，不能真實(shí)反映變槳軸承的動(dòng)載荷承載能力。對(duì)于變槳軸承這類雙排四點(diǎn)接觸球結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)盤軸承的動(dòng)載荷承載曲線，在國(guó)內(nèi) 尚未見到相關(guān)報(bào)道。按照國(guó)內(nèi)外軸承技術(shù)領(lǐng)域的慣例，變槳軸承的動(dòng)載荷承載曲線用于表示軸承的額 定壽命為30000轉(zhuǎn)時(shí)的承載能力，在此條件下軸承所能承受的聯(lián)合作用的軸向動(dòng)載荷和傾 覆力矩動(dòng)載荷用于繪制動(dòng)載荷承載曲線。依據(jù)風(fēng)電變槳軸承外部載荷與滾動(dòng)體負(fù)荷之間的平衡條件，變槳軸承的軸向動(dòng) 載荷計(jì)算公式為Fa = Qmax*Z*sina · Ja(e 1, ε 2)，傾覆力矩動(dòng)載荷計(jì)算公式為M = Qmax-Z- dm- sina · Jm( ε 1，ε 2)，所述公式中各項(xiàng)參數(shù)符號(hào)表示的含義如下Qfflax——最大滾動(dòng)體負(fù)荷Z——滾動(dòng)體數(shù)量α——接觸角dm——軸承節(jié)圓直徑
Ja( ε 1，ε 2)——軸向動(dòng)載荷積分系數(shù)Jm( ε 1，ε 2)——傾覆力矩動(dòng)載荷積分系數(shù)ε 、ε 2——滾動(dòng)體負(fù)荷分布范圍系數(shù)，其中ε 1中的“ 1 ”對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈的上半滾 道、外圈的下半滾道與滾動(dòng)體之間的接觸，ε 2中的“2”對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈的下半滾道、外圈的上 半滾道與滾動(dòng)體之間的接觸。根據(jù)軸承疲勞壽命理論，變槳軸承的額定壽命計(jì)算公式為L(zhǎng) = O. 5359 · [(Qey 1/ Qci 1) (Qe μ 2/Qci2) (Qevl/Qcel) (Qev2/Qce2) W3]_9"°，所述公式中各項(xiàng)參數(shù)符 號(hào)表示的含義如下Qcil、Qci2——內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷QceU Qce2——外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷Qe μ 1、Qe μ 2——內(nèi)圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷QevU Qev2——外圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷以上符號(hào)中的標(biāo)記“ 1，，和“2”所代表的含義如上所述。上述公式中內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷計(jì)算公式為Qci = 357. 8 · bm · λ · η · [2 · fi/(2 · fi_l)]0·41 · (1-Y ) L39/(1+Y )1/3 · (y/
\ 0. 3 π 1. 4 v-l/3
cos a ) · Dw · Z其中 γ = Dw · cos α /dm。上述公式中外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷計(jì)算公式為Qce = 357. 8 · bm · λ · η · [2 · fe/(2 · fe_l)]0.41 · (1+Y ) L39/(I" Y )1/3 · (y/ cos α)0·3. Dw1-4. Z-173上述公式中內(nèi)圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷計(jì)算公式為Qe μ = Qmax · Jl ( ε )上述公式中外圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷計(jì)算公式為Qev = Qmax · J2 ( ε )所述四個(gè)公式中各項(xiàng)參數(shù)符號(hào)表示的含義如下Dw——滾動(dòng)體直徑bm——軸承材料的額定系數(shù)λ—形狀誤差系數(shù)n——軸向載荷系數(shù)f i——內(nèi)圈滾道的溝曲率半徑系數(shù)fe——外圈滾道的溝曲率半徑系數(shù)Jl ( ε )—內(nèi)圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷的積分系數(shù)，Jl ( ε )取決于滾動(dòng)體負(fù)荷分布 范圍系數(shù)ε 1或ε2。J2( ε )——外圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷的積分系數(shù)，J2( ε )取決于滾動(dòng)體負(fù)荷分布 范圍系數(shù)ε 1或ε2。通過上述分析可以看出變槳軸承的軸向動(dòng)載荷、傾覆力矩動(dòng)載荷以及額定壽命之間具有密切的聯(lián)系，而它們之間是通過最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax關(guān)聯(lián)起來的，所以確定用于繪 制動(dòng)載荷承載曲線的軸向動(dòng)載荷和傾覆力矩動(dòng)載荷的關(guān)鍵在于如何計(jì)算出Qmax值，但是計(jì) 算Qmax值的方法存在很大差異，由此繪制的動(dòng)載荷承載曲線也不盡相同，直接影響到變槳軸承的選型設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載 曲線的方法，根據(jù)該方法所設(shè)置的動(dòng)載荷承載曲線能滿足我國(guó)風(fēng)電變槳軸承設(shè)計(jì)選型需要。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案所述的由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法，變槳軸承在給定 參數(shù)如軸承節(jié)圓直徑dm、滾動(dòng)體數(shù)量Z和接觸角α的前提下，根據(jù)變槳軸承的軸向動(dòng)載荷 Fa = Qmax · Z · sina · Ja( ε 1，ε 2)、傾覆力矩動(dòng)載荷 M = Qmax · Z · dm · sin α · Jm( ε 1，
ε 2)以及變槳軸承的額定壽命 L = 0.5359 · [ (Qe μ 1/Qci 1)10/3+ (Qe μ 2/Qci2)10/3+ (Qevl/ Qcel)10/3+(Qev2/Qce2)10/3]-9/10導(dǎo)出最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式Qmax = 2.6 14· ε 1 [ 5 · { [ J 1 ( ε 1) 3.33 · ε 15 +J 1 ( ε 2) 3.33 · ε 25] / Qci3.33+[J2( ε I)3'33 · ε I5+J2 ( ε 2)3.33 · ε 25] /Qce3.33}3在上述導(dǎo)出的最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式中各符號(hào)所代表的含義如下ε 1表示對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈的上半滾道、外圈的下半滾道與滾動(dòng)體之間接觸的滾動(dòng)體負(fù) 荷分布范圍系數(shù)；ε 2表示對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈的下半滾道、外圈的上半滾道與滾動(dòng)體之間接觸的滾動(dòng)體負(fù) 荷分布范圍系數(shù)；Jl ( ε 1)或Jl ( ε 2)表示內(nèi)圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷的積分系數(shù)；J2( ε 1)或J2( ε 2)表示外圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷的積分系數(shù)；Qci表示內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；Qce表示外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；從最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式看出ε 1或ε 2的取值不同所得出對(duì)應(yīng)的Qmax值 也不相同，而不相同的一組Qmax值又決定著對(duì)應(yīng)的一組軸向動(dòng)載荷Fa值不相同或?qū)?yīng)的一 組傾覆力矩動(dòng)載荷M值不相同，而變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的設(shè)置是建立在軸向動(dòng)載荷Fa 和傾覆力矩動(dòng)載荷M基礎(chǔ)上的平面坐標(biāo)系，需要用最少的一組軸向動(dòng)載荷Fa取值和一組傾 覆力矩動(dòng)載荷M取值來準(zhǔn)確設(shè)置變槳軸承的動(dòng)載荷承載曲線，在這一最少取值原則下ε 1 或ε 2的取值必須同時(shí)滿足下述兩個(gè)并列條件①當(dāng)ε 1 < 1 時(shí)，ε 1+ ε 2 = 1 且 ε 1 彡 ε 2 ；②當(dāng)ε 1 彡 1 時(shí)，ε 2 = 0 ；在上述最少取值原則和兩個(gè)條件下，ε 1在0. 500至⑴的取值區(qū)間內(nèi)能夠得到11 組最具代表性的取值，ε 1的11組取值如下ε 1 = 0. 500,0. 600,0. 700,0. 800,0. 900，1. 000，1. 250，1. 670，2. 500，5. 000，⑴；同理，與ε 1的11組取值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)存在11組ε 2的取值如下ε 2 = 0. 500,0. 400,0. 300,0. 200,0. 100,0. 000,0. 000,0. 000,0. 000,0. 000， 0. 000 ；當(dāng)ε 1和ε 2的取值確定后，變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的設(shè)置方法如下
1)依據(jù) Qci = 357. 8 · bm · λ · η · [2 · fi/(2 · fi-1)]0.41 · (1-γ)1.39/ (l+y)1/3· (Y /cos a)0·3. Dw1-4 · 計(jì)算出常量為內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；2)依據(jù) Qce = 357. 8 · bm · λ · η · [2 · fe/(2 · fe_l)]°.41 · (1+Y)1.39/ (I-Y)173 · (Y/cos a)0·3 · Dw1-4 · 計(jì)算出常量為外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；3)將上述11組ε 1取值、11組ε 2取值和步驟1)中的Qcill計(jì)算值以及步驟2) 中的Qce計(jì)算值分別代入導(dǎo)出的最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式中可以得到相對(duì)應(yīng)的11組 最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax值；4)將步驟3)中的11組最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax值分別代入Fa = Qmax -Z-sina · Ja( ε 1，ε 2)和 M = Qmax - Z · dm· sin α · Jm( ε 1，ε 2)得到相對(duì)應(yīng)的 11 組Fa值和M值；
5)以軸向動(dòng)載荷Fa為橫坐標(biāo)并以傾覆力矩動(dòng)載荷M為縱坐標(biāo)建立變槳軸承動(dòng)載 荷承載曲線平面坐標(biāo)系，在變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線平面坐標(biāo)系中找出Fa值與M值一一相 對(duì)應(yīng)交匯的11個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，從傾覆力矩動(dòng)載荷M縱坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)點(diǎn)開始將11個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)依 次相連直到軸向動(dòng)載荷Fa橫坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)點(diǎn)為止，即可得到在給定參數(shù)下的變槳軸承 動(dòng)載荷承載曲線。所述的由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法，依據(jù)最大滾動(dòng)體 負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的使用方法如下a、由用戶根據(jù)風(fēng)電變槳軸承工況提供軸向動(dòng)載荷FaA、傾覆力矩動(dòng)載荷Ma和額定 壽命La ；b、在變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線圖中找出給定載荷(FaA，MA)的坐標(biāo)點(diǎn)并用“Α”點(diǎn)表 示；C、將坐標(biāo)原點(diǎn)和“A”點(diǎn)的連接直線延長(zhǎng)并與變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線相交得到 “B”點(diǎn)，從變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線上讀出“B”點(diǎn)的坐標(biāo)值(FaB，MB)；(1、計(jì)算載荷因子釓，江= &^卩&4;e、計(jì)算給定FaA和Ma條件下的額定壽命，L = 30000 · fL3 ；f、判斷L > La是否成立，如成立則所設(shè)計(jì)的風(fēng)電變槳軸承能夠滿足使用要求，如 不成立則所設(shè)計(jì)的風(fēng)電變槳軸承不能夠滿足使用要求。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性①根據(jù)本發(fā)明所設(shè)置的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線形狀為曲線，比兩條直線組成的 軸承動(dòng)載荷承載曲線精度更高。②本發(fā)明的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線不僅可以作為該類軸承選型計(jì)算的依據(jù)，還 可以作為該類軸承設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)。③本發(fā)明通過ε 1和ε 2的取值設(shè)置可以得到最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax的取值，再依 據(jù)Qmax的取值來計(jì)算Fa取值或M取值來設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線，變槳軸承動(dòng)載荷承 載曲線既能滿足設(shè)計(jì)的需要，設(shè)置過程又具有較小的計(jì)算量。④本發(fā)明的思路可以推廣到其它具有類似結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤軸承的動(dòng)載荷承載曲線的計(jì)算。⑤利用本發(fā)明的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線可以十分方便的計(jì)算出變槳軸承在任 意軸向動(dòng)載荷、傾覆力矩動(dòng)載荷條件下的額定壽命。


說明書附圖1 所示變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線使用方法 說明書附圖2 所示“A”點(diǎn)和“B”點(diǎn)
具體實(shí)施例方式已知某型號(hào)變槳軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)如下dm = 1900 (mm) Dw = 42. 8625 (mm) Z = 104 α = 45° f i = 0. 525 fe = 0. 54則變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的設(shè)置過程是依據(jù)Qci = 357. 8 'bm· λ · η -[2 -fi/(2 -fi-1) ]0'41 · (1-Y ) L39/(1+Y )1/3 · ( Y / C0Sa)°_3 .Dw14* 計(jì)算出內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷=Qci = 15039 (N)。依據(jù)Qce = 357. 8 .bm· λ · η .[2 *fe/(2 .fe-l)]041 · (1+Y ) L39/(I" Y )1/3 · (y/ cos a)0·3. Dw1-4 · Z_"3計(jì)算出外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷=Qce = 13256 (N)。由于ε 1或ε 2的取值不同所得出對(duì)應(yīng)的Qmax值也不相同，而不相同的一組Qmax值 又決定著對(duì)應(yīng)的一組軸向動(dòng)載荷Fa值不相同或?qū)?yīng)的一組傾覆力矩動(dòng)載荷M值不相同，而 變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的設(shè)置是建立在軸向動(dòng)載荷Fa和傾覆力矩動(dòng)載荷M基礎(chǔ)上的平 面坐標(biāo)系，需要用最少的一組軸向動(dòng)載荷Fa取值和一組傾覆力矩動(dòng)載荷M取值來準(zhǔn)確設(shè)置 變槳軸承的動(dòng)載荷承載曲線，在這一最少取值原則下ε 或ε 2的取值必須同時(shí)滿足下述 兩個(gè)并列條件①當(dāng)ε 1 < 1 時(shí)，ε 1+ ε 2 = 1 且 ε 1 ≥ ε 2 ；②當(dāng)ε 1≥ 1 時(shí)，ε 2 = 0 ；在上述最少取值原則和兩個(gè)條件下，ε 1在0. 500至⑴的取值區(qū)間內(nèi)能夠得到11 組最具代表性的取值，ε 1的11組取值如下ε 1 = 0. 500,0. 600,0. 700,0. 800,0. 900，1. 000，1. 250，1. 670，2. 500，5. 000，①。同理，與ε 1的11組取值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)存在11組ε 2的取值如下ε 2 = 0. 500,0. 400,0. 300,0. 200,0. 100,0. 000,0. 000,0. 000,0. 000,0. 000, 0. 000。ε 1 或 ε 2的 11 組取值分別代入 Qmax = 2. 614· ε I1.5· {[Jl (ε I)3.33· ε 15+J1 ( ε 2)3 ‘33· e25]/Qci3'33+[J2(e I)3·33· ε 15+J2 ( ε 2) 3·33 · ε 25]/Qce3_33}i3 得到相對(duì)應(yīng)的 11 組最大 滾動(dòng)體負(fù)荷:Qmax = 41466，48077，48158，47216，46283，45448，43668，41296，38066，33959， 29504。Qmax的單位為N。在遵循最少取值原則下，ε 1或ε 2有多種取值方式，但是本發(fā)明ε 1或ε 2的取 值除了遵循最少取值原則且必需滿足所述兩個(gè)并列條件，經(jīng)數(shù)學(xué)運(yùn)算和實(shí)踐驗(yàn)證，在兩個(gè) 并列條件下的ε 1或ε 2取值所計(jì)算的最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax同樣具有廣泛的代表性，因而 依據(jù)ε 或ε 2取值的不同值點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)計(jì)算的軸向動(dòng)載荷Fa和傾覆力矩動(dòng)載荷M最具 有代表性。依據(jù)Fa = Qmax · Z · sin α · Ja( ε 1，ε 2)和 M = Qmax · Z · dm · sin α · Jm( ε 1， ε 2)得到Fa = 0, 1233. 1, 1970. 5,2392. 1,2655. 3,2836. 8,3239. 6,3680. 7,4053. 4, 4274.4,4339.3。Fa 單位為 kN。
M = 2651. 3,2397,2042. 7,1819. 3,1693. 5,1616. 7,1396. 6, 1079. 6,712. 17,
337. 37，0。M 單位為 kN · m。以軸向動(dòng)載荷Fa為橫坐標(biāo)并以傾覆力矩動(dòng)載荷M為縱坐標(biāo)建立變槳軸承動(dòng)載荷 承載曲線平面坐標(biāo)系，在變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線平面坐標(biāo)系中找出Fa值與M值一一相對(duì) 應(yīng)交匯的11個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，從傾覆力矩動(dòng)載荷M縱坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)點(diǎn)開始將11個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)依次 相連直到軸向動(dòng)載荷Fa橫坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)點(diǎn)為止，即可得到在給定參數(shù)下的變槳軸承動(dòng) 載荷承載曲線。給定參數(shù)下變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線如說明書附圖1所示。說明書附圖1所示變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線使用方法如下某型號(hào)1. 5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組擬選用上述型號(hào)的變槳軸承，要求變槳軸承的使用 壽命為L(zhǎng)a = 80000轉(zhuǎn)，變槳軸承應(yīng)承受的軸向動(dòng)載荷和傾覆力矩動(dòng)載荷分別為
FaA = 2200 (kN) Ma = 1050 (kN · m)求證上述型號(hào)的變槳軸承能否滿足使用要求。將FaA和Ma在上述變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線找出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(FaA，Ma)并用“A”點(diǎn) 表不。連接坐標(biāo)原點(diǎn)到“A”點(diǎn)的連線并延長(zhǎng)至與變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的相交點(diǎn)得到 “B”點(diǎn)，從變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線找出“B”點(diǎn)的坐標(biāo)(FaB，MB)，其中FaB = 3095 (kN)，Mb = 1477 (kN · m)。"K"點(diǎn)和“B”點(diǎn)見說明書附圖2計(jì)算載荷因子fL = FaB/FaA = 3095/2200 = 1. 4。計(jì)算所選變槳軸承在給定載荷條件下的壽命L = 30000 · fL3 = 82320 (轉(zhuǎn))，判 定L > La，結(jié)論所選用的變槳軸承能夠滿足給定載荷條件下的壽命要求。當(dāng)變槳軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)dm、Dw, Ζ、α、fi和fe給定時(shí)，該變槳軸承動(dòng)載荷承載曲 線就能唯一確定下來。當(dāng)改變變槳軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)dm、Dw, Ζ、α、fi和fe時(shí)，同時(shí)也改變 了對(duì)應(yīng)的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線走勢(shì)趨向。因此，不同型號(hào)的變槳軸承具有不同的變槳 軸承動(dòng)載荷承載曲線，但在給定設(shè)計(jì)參數(shù)下的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線則是唯一的。所以 本發(fā)明設(shè)置的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線不僅可以作為該類軸承選型計(jì)算的依據(jù)，還可以作 為該類軸承設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)。此外，無論給定設(shè)計(jì)參數(shù)如何變化，根據(jù)變槳軸承動(dòng)載荷 承載曲線的使用方法則是相同的。
權(quán)利要求
一種由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法，變槳軸承在給定參數(shù)如軸承節(jié)圓直徑dm、滾動(dòng)體數(shù)量Z和接觸角α的前提下，其特征在于根據(jù)變槳軸承的軸向動(dòng)載荷Fa＝Qmax·Z·sinα·Ja(ε1，ε2)、傾覆力矩動(dòng)載荷M＝Qmax·Z·dm·sinα·Jm(ε1，ε2)以及變槳軸承的額定壽命L＝0.5359·[(Qeμ1/Qci1)10/3+(Qeμ2/Qci2)10/3+(Qev1/Qce1)10/3+(Qev2/Qce2)10/3]-9/10導(dǎo)出最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式Qmax＝2.614·ε11.5·{[J1(ε1)3.33·ε15+J1(ε2)3.33·ε25]/Qci3.33+[J2(ε1)3.33·ε15+ J2(ε2)3.33·ε25]/Qce3.33}-0.3在上述導(dǎo)出的最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式中各符號(hào)所代表的含義如下ε1表示對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈的上半滾道、外圈的下半滾道與滾動(dòng)體之間接觸的滾動(dòng)體負(fù)荷分布范圍系數(shù)；ε2表示對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈的下半滾道、外圈的上半滾道與滾動(dòng)體之間接觸的滾動(dòng)體負(fù)荷分布范圍系數(shù)；J1(ε1)或J1(ε2)表示內(nèi)圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷的積分系數(shù)；J2(ε1)或J2(ε2)表示外圈滾道當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷的積分系數(shù)；Qci表示內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；Qce表示外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；從最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式看出ε1或ε2的取值不同所得出對(duì)應(yīng)的Qmax值也不相同，而不相同的一組Qmax值又決定著對(duì)應(yīng)的一組軸向動(dòng)載荷Fa值不相同或?qū)?yīng)的一組傾覆力矩動(dòng)載荷M值不相同，而變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的設(shè)置是建立在軸向動(dòng)載荷Fa和傾覆力矩動(dòng)載荷M基礎(chǔ)上的平面坐標(biāo)系，需要用最少的一組軸向動(dòng)載荷Fa取值和一組傾覆力矩動(dòng)載荷M取值來準(zhǔn)確設(shè)置變槳軸承的動(dòng)載荷承載曲線，在這一最少取值原則下ε1或ε2的取值必須同時(shí)滿足下述兩個(gè)并列條件①當(dāng)ε1＜1時(shí)，ε1+ε2＝1且ε1≥ε2；②當(dāng)ε1≥1時(shí)，ε2＝0；在上述最少取值原則和兩個(gè)條件下，ε1在0.500至∞的取值區(qū)間內(nèi)能夠得到11組最具代表性的取值，ε1的11組取值如下ε1＝0.500，0.600，0.700，0.800，0.900，1.000，1.250，1.670，2.500，5.000，∞；同理，與ε1的11組取值點(diǎn)相對(duì)應(yīng)存在11組ε2的取值如下ε2＝0.500，0.400，0.300，0.200，0.100，0.000，0.000，0.000，0.000，0.000，0.000；當(dāng)ε1和ε2的取值確定后，變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的設(shè)置方法如下1)依據(jù)Qci＝357.8·bm·λ·η·[2·fi/(2·fi-1)]0.41·(1-γ)1.39/(1+γ)1/3·(γ/cosα)0.3·Dw1.4·Z-1/3計(jì)算出常量為內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；2)依據(jù)Qce＝357.8·bm·λ·η·[2·fe/(2·fe-1)]0.41·(1+γ)1.39/(1-γ)1/3·(γ/cosα)0.3·Dw1.4·Z-1/3計(jì)算出常量為外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷；3)將上述11組ε1取值、11組ε2取值和步驟1)中的Qci11計(jì)算值以及步驟2)中的Qce計(jì)算值分別代入導(dǎo)出的最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式中可以得到相對(duì)應(yīng)的11組最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax值；4)將步驟3)中的11組最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax值分別代入Fa＝Qmax·Z·sinα·Ja(ε1，ε2)和M＝Qmax·Z·dm·sinα·Jm(ε1，ε2)得到相對(duì)應(yīng)的11組Fa值和M值；5)以軸向動(dòng)載荷Fa為橫坐標(biāo)并以傾覆力矩動(dòng)載荷M為縱坐標(biāo)建立變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線平面坐標(biāo)系，在變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線平面坐標(biāo)系中找出Fa值與M值一一相對(duì)應(yīng)交匯的11個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，從傾覆力矩動(dòng)載荷M縱坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)點(diǎn)開始將11個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)依次相連直到軸向動(dòng)載荷Fa橫坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)點(diǎn)為止，即可得到在給定參數(shù)下的變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法，其特 征在于依據(jù)最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的使用方法如下a、由用戶根據(jù)風(fēng)電變槳軸承工況提供軸向動(dòng)載荷FaA、傾覆力矩動(dòng)載荷Ma和額定壽命La ；b、在變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線圖中找出給定載荷(FaA，MA)的坐標(biāo)點(diǎn)并用“A”點(diǎn)表示；c、將坐標(biāo)原點(diǎn)和“A”點(diǎn)的連接直線延長(zhǎng)并與變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線相交得到“B” 點(diǎn)，從變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線上讀出“B”點(diǎn)的坐標(biāo)值(FaB，MB)；d、計(jì)算載荷因子fL，fL= FaB/FaA ；e、計(jì)算給定FaA和Ma條件下的額定壽命，L= 30000 fL3 ；f、判斷L> ！^是否成立，如成立則所設(shè)計(jì)的風(fēng)電變槳軸承能夠滿足使用要求，如不成 立則所設(shè)計(jì)的風(fēng)電變槳軸承不能夠滿足使用要求。
全文摘要
一種由最大滾動(dòng)體負(fù)荷設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線的方法由變槳軸承軸向動(dòng)載荷Fa、傾覆力矩動(dòng)載荷M和變槳軸承額定壽命L導(dǎo)出最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax計(jì)算公式，在最少取值原則下確定ε1或ε2的取值并滿足兩個(gè)并列條件①當(dāng)ε1＜1時(shí)，ε1+ε2＝1且ε1≥ε2；②當(dāng)ε1≥1時(shí)，ε2＝0。當(dāng)ε1和ε2取值確定后分別算出內(nèi)圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷Qci、外圈滾道額定滾動(dòng)體負(fù)荷Qce、最大滾動(dòng)體負(fù)荷Qmax、變槳軸承軸向動(dòng)載荷Fa和傾覆力矩動(dòng)載荷M。以軸向動(dòng)載荷Fa為橫坐標(biāo)并以傾覆力矩動(dòng)載荷M為縱坐標(biāo)設(shè)置變槳軸承動(dòng)載荷承載曲線，依據(jù)該曲線可驗(yàn)證變槳軸承的選型是否滿足使用要求，還可作為變槳軸承設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)。
文檔編號(hào)F16C19/00GK101832331SQ20101010668
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者吳宗彥, 孫立明, 李云峰, 趙廣炎 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司