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  2MW风力发电机低速轴轴承寿命领会_板滞/仪外_工程科技_专业原料。板滞安排与修制 Machinery Design&Manufacture 第2期 2014年2月 2MW风力发电机低速轴轴承寿命领会 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

  板滞安排与修制 Machinery Design&Manufacture 第2期 2014年2月 2MW风力发电机低速轴轴承寿命领会 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:轴承是撑持轴转动的紧急部件,其运用寿命闭连着所有机械的运转安乐。凭据某2MW风力机传动体例中低速轴 为例,通过BLADED软件领会出的60s载荷图,依据委靡毁伤累积道理和雨流计数手段,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基常识得出低速轴载荷谱。采用圆柱滚子轴承NU0000型为算例,由载荷谱盘算出轴 承寿命,选用寻常轴承寿命盘算和SKF轴承寿命公式盘算两种手段分辩盘算。其结果剖明轴承的寿命满意央浼,而且可 以用于寻常轴承的寿命盘算手段。为此后风力发电机磋议和联系板滞的安排供应外面凭据。 闭头词:风力发电机;载荷谱;轴承寿命盘算;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,风力发电机分类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序文 风力发电机活着界急忙进展,中邦的风电职业也不甘掉队, 通过十众年的进展已成为风电大邦,但其闭头身手还完竣。例如 5MW以上的大型风力机;直径100m以上的叶片修制;先辈的控 制体例等都是我邦风电的软肋…。轴承行动其撑持各轴平常工 作的紧急零件已成为风力机失效、损坏的成分之一。是以,对轴 承举办寿命盘算有利于领会其运用时刻以便检验,淘汰不需要 的耗损。 大应力吼小于原料悠久委靡极限应力盯~,则可能影响无穷次 轮回,即不进步原料久远委靡极限的应力不发作委靡毁伤,以是 正在用寿命公式举办盘算时就可能不盘算此片面。当毁伤率到达一 定水平时(寻常为100%),原料即发作委靡损坏,用公式呈现为: ∑(_似)=1。 仁l 2.2雨流计数法简述 正在雨流计数法中,把时刻轴设为笔直轴,应力轴设为程度 轴。把风力机随时刻改变的载荷看行动峰值或谷值,雨流计数法 的根基道理【21,如图1所示。 的确计数手段如: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,然后着落。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,故停息。风力发电机组多少钱第 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停息。是以,咱们可能取得这些计数 2风力发电机低速轴轴承载荷谱 2.1 Palmgten—Miner累计毁伤准绳 委靡载荷是形成轮毂原料累计毁伤的轮回载荷,寻常视风 力机承袭秩序性的不屈静变应力。此中,盯,影响了n。次,伊:影响 了№次,以此类推。把应力求增加正在原料委靡弧线"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,正在读硕士磋议生,重要磋议宗旨:板滞传动体例 郑甲红,(1963一),男,陕西西安人,硕士,教师,重要磋议宗旨:板滞传动体例 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 实质轮回次数箔名叼∥。将轴承所受扫数载荷轮回次数记‰二i 骨由锎:2鼍,“蜘硝=(叼m扩…、网上购彩软件,,~ n 0 式中:≯盘算转速,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盘算务必勾结轴承的载荷谱 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.管事境况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 () 竺篓同黧时刻占总数的比例,即“:嘉。万磊未 姿羹墨0堂黧次数;q’轴承承袭群只矗蒜 同轮回时刻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 算出中央轮的转速% 肌笊霎筌鬟篓曼}三篓中其传动出力寻常正在(97.99)%之间,因 、击抑。:2黧跫妻命盘算手段来说,因为风力机管事载荷和转 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,应依据不屈静变矗磊篇羞;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盘算载荷Pm及盘算藉荔:≮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古板轴承寿命盘算手段 下公式盘算: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,。芦=f=亿轴承正在改变载荷P∽,, 式中:0—轴承盘算寿命;巴一盘算载荷;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 .以謦据下面的手段推导出p。和‰的再;瑟式:卧“”。“’叫 篙譬竺竺兰Z占总时刻眦虮善’..,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实质的载荷轮回次数及到达 陆由坐褥轴雾竺孥可知,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。则由以上数据可盘算出.…””““‘ 极限值时所须得的载荷轮回次数,依据委靡累积损{j;磊篡 芝1.0/30谁风力机管事20年贝|J轴承总共≤菇疾磊罴 365×24x60x20=2.1 No.2 208 板滞安排与修制 ’.' 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领会中的操纵[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盘算出: L产 (3):67—73.) [3]李德源,叶全枝,陈苛风力机叶片载荷谱及委靡寿命领会[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,网上购彩软件Chen Yan.Load spectrum and Fatigue life analysis of the blade of the horizontal axis wind turbine lJ 则由SKF轴承寿命盘算手段盘算出: J.Engineering ‰葫(熹彳+熹《+熹《+A)铋s?66n 不大,可能行动安排修制时的无误数据。 Mechanics,2004,21(6):118一123.) (5) [4]王德俊,升平,徐灏.委靡载荷谱编制准绳[J]板滞强度,1994,风力发电机轴承寿命15(4): 37—40. 以上用两种手段分辩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 通过委靡毁伤累积法则和雨流计数手段道理绘制出齿轮箱 [5]韩晓娟.差异条款下滚动轴承寿命的领会盘算手段[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,对其运用寿命举办了的确 切确盘算。得出以下结论:(1)说明了依据BLADED软件领会得出 的轮毂主轴处转矩随时刻改变的图谱,勾结劳毁伤累积法则和雨 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,盘算出切确运用寿命。其手段确实可行,可能行动盘算机械零 部件寿命的寻常计划。(2)分辩采用古板寿命盘算手段和SKF寿 命公式盘算法对低速轴上NU0000型轴承寿命举办盘算,分辩为 233148h和258766h,得出的确结果,满意风力发电机正在20年内轴 安宁常运转,为风力机的磋议和安排供应了外面撑持。 l 7j conditions[J].MachineryDesign&Manufacture,2005(9):3l一 32.) [6]韩晓娟.按转矩转速领会盘算滚动轴承的寿命[J]板滞安排与修制, 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:中邦尺度 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.中邦风电进展陈诉[M].北京:中邦处境科学 Bearings[S1.Beijing:China Standards Press,2004.) (上接第205页) (2)从钣金件刚度散布上看,由各阶振型图可知,钣金件用 于毗邻的条形孔处的变形较大,正在340.6Hz极端是632.82Hz处 两侧边存正在跳边变形,振动趋向较彰着,会影响被毗邻部件的法 向位移,倡导修正肋板身分和组织降低此处的刚度。 (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,是以不会形成共振征象,有着较好的动力学 性情。 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领会[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.重载摆角铣头模态领会与实习磋议[J]振动 与进攻,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,曾东修,于晓洋.基于ANSYSWorkbench的v8动员机曲轴有限 元模态领会[J1.板滞安排与修制,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领会 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 板滞安排与修制 Machinery Design & Manufacture 2013(2) 参考文献(8条) 1.李俊峰;蔡丰波;唐文倩 中邦风电进展陈诉 2011 2.赵晓鹏;姜丁 雨流计数法正在整车载荷谱领会中的操纵[期刊论文]-{H}科技导报 2009(3) 3.李德源;叶全枝;陈苛 风力机叶片载荷谱及委靡寿命领会[期刊论文]-{H}工程力学 2004(6) 4.王德俊;升平;徐灏 委靡载荷谱编制准绳 1994(4) 5.韩晓娟 差异条款下滚动轴承寿命的领会盘算手段[期刊论文]-{H}板滞安排与修制 2005(9) 6.韩晓娟 按转矩转速领会盘算滚动轴承的寿命 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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