本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靜軸強(qiáng)度計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

靜軸是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中關(guān)鍵部件，承擔(dān)抵抗來(lái)自己葉輪中心的載荷作用，把載荷傳遞給底座，把轉(zhuǎn)矩傳遞給發(fā)電機(jī)定子，這對(duì)靜軸強(qiáng)度提出了很高的要求。為了滿足強(qiáng)度要求，一般都是用材料力學(xué)、理論力學(xué)和彈性力學(xué)所提供的公式來(lái)算進(jìn)行分析計(jì)算，而其中有許多簡(jiǎn)化條件使計(jì)算精度很低。為了確保靜軸的安全可靠運(yùn)行，常采用加大安全系數(shù)的方法，但其結(jié)果是結(jié)構(gòu)尺寸加大、浪費(fèi)材料、有時(shí)還會(huì)造成結(jié)構(gòu)性能的降低。有些靜軸被設(shè)計(jì)得非常笨重而巨大，靜軸過(guò)重增加了制造成本。因?yàn)閷?duì)靜軸精確的優(yōu)化設(shè)計(jì)和精確的強(qiáng)度分析尤為重要。采用聯(lián)合分析的方法，利用UG軟件和ANSYS有限元分析軟件對(duì)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)靜軸，進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算和受力分析。通過(guò)UG軟件做出靜軸的模型圖，根據(jù)作圖的方法和步驟對(duì)模型圖進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)。并將UG模型圖轉(zhuǎn)化成格式再導(dǎo)入ANSYS分析軟件中進(jìn)行有限元分析。分析結(jié)果表明：該方法能夠比較準(zhǔn)確地反映靜軸受力和變形情況，與理論估算相比具有計(jì)算精確、靜軸的結(jié)構(gòu)布局合理、重量輕、修改方便等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明的目的是提供直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靜軸強(qiáng)度計(jì)算方法，從而有利于能夠更加精準(zhǔn)計(jì)算靜軸的強(qiáng)度性能，且可同時(shí)計(jì)算多個(gè)工況，擴(kuò)大適用范圍。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靜軸強(qiáng)度計(jì)算方法，通過(guò)現(xiàn)有的有限元軟件為平臺(tái)實(shí)施建模，最后定義各個(gè)部件材料屬性，進(jìn)行計(jì)算，得出變形及應(yīng)力云圖，建模過(guò)程中主要包括以下步驟：

(1)首先，為了更準(zhǔn)確的計(jì)算靜軸，我們要把動(dòng)軸、前軸承、后軸承、發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭、底座與靜軸連接的法蘭考慮進(jìn)來(lái)；

(3)把靜軸、發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭和底座與靜軸連接的法蘭組成一個(gè)整體考慮。

(4)所有零件均采用實(shí)體單元；前后軸承的內(nèi)外圈力的傳遞均采用CP來(lái)進(jìn)行耦合。

(5)輪轂中心的載荷(除轉(zhuǎn)矩)直接加到動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)矩加載到發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭面上，約束底座與靜軸連接的法蘭面。

本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靜軸強(qiáng)度計(jì)算方法的有益效果為：所執(zhí)行步驟首先通過(guò)在有限元軟件中進(jìn)行建模；最后定義各個(gè)部件材料屬性，計(jì)算得出變形及應(yīng)力云圖；從而有利于精準(zhǔn)的計(jì)算靜軸的強(qiáng)度性能，且可同時(shí)計(jì)算多個(gè)工況，有利于節(jié)省時(shí)間、節(jié)約成本，非常適于大范圍推廣。

附圖說(shuō)明

下面根據(jù)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靜軸強(qiáng)度計(jì)算方法的計(jì)算模型示意圖；

圖2是前后軸承的內(nèi)外圈力的傳遞均采用CP來(lái)進(jìn)行耦合的計(jì)算模型局部示意圖；

圖中：

1、底座與靜軸連接的法蘭；2、發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭；3、動(dòng)軸；4、定軸；

5、前軸承內(nèi)外圈；6、后軸承內(nèi)外圈；

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靜軸強(qiáng)度計(jì)算方法，其步驟主要包括：

(1)以現(xiàn)有的有限元軟件為平臺(tái)，實(shí)施建模，把動(dòng)軸3、前軸承5、后軸承6、發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭2、底座與靜軸連接的法蘭1考慮進(jìn)來(lái)；

(3)把靜軸4、發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭2和底座與靜軸連接的法蘭1組成一個(gè)整體考慮，采用實(shí)體單元；

(4)最后，定義各個(gè)部件材料屬性，進(jìn)行計(jì)算，得出變形及應(yīng)力云圖。

對(duì)模型加載：輪轂中心的載荷(除轉(zhuǎn)矩)直接加到動(dòng)軸3上，轉(zhuǎn)矩加載到發(fā)電機(jī)定子與靜軸的連接法蘭面2上，約束底座與靜軸連接的法蘭面1，得到靜軸中心多個(gè)載荷工況的應(yīng)力及其云圖。