[发明专利]许用最大滚动体负荷设置变桨轴承静载荷承载曲线的方法

权利要求书

1.一种判断风电变桨轴承能否满足使用要求的方法，先由用户根据风电变 桨轴承工况提供变桨轴承的极限载荷：轴向静载荷Fa_A、倾覆力矩静载荷M_A和 许用静载荷安全系数[fs]；有关风电变桨轴承静载荷承载曲线建立方式如下：

在给定变桨轴承的节圆直径dm、滚动体数量Z、接触角α、内圈滚道的沟 曲率半径系数fi和许用最大滚动体接触应力[σ_max]＝4200MPa的前提下，根据赫 兹接触理论得到许用最大滚动体负荷[Q_max]的计算公式为：

[Q_max]＝1.5979×10^-9·(n_a·n_b·[σ_max])³/(∑ρ)²

所述Q_max计算公式中接触点的主曲率和∑ρ的计算公式如下：

∑ρ＝[4-1/fi+2·Dw·cosα/(dm-Dw·cosα)]/Dw

其中：n_a、n_b分别表示与接触点主曲率差有关的系数；

通过[Q_max]计算公式可以确定变桨轴承滚动体负荷与接触应力之间的数学 关系，再依据变桨轴承外部载荷与滚动体负荷之间的平衡条件，变桨轴承的外 部轴向静载荷计算公式为Fa＝Q_max·Z·sinα·Ja(ε1，ε2)，外部倾覆力矩静载荷计算公 式为M＝Q_max·Z·dm·sinα·Jm(ε1，ε2)，所述公式中个别参数符号表示的含义如下：

Ja(ε1，ε2)——轴向静载荷积分系数；

Jm(ε1，ε2)——倾覆力矩静载荷积分系数；

ε1、ε2——滚动体负荷分布范围系数，其中ε1中的“1”对应于内圈的上 半滚道、外圈的下半滚道与滚动体之间的接触，ε2中的“2”对应于内圈的下半 滚道、外圈的上半滚道与滚动体之间的接触；

上述公式共同确定了变桨轴承的外部轴向静载荷Fa和倾覆力矩静载荷M 与最大滚动体负荷之间的数学关系，将许用最大滚动体负荷[Q_max]替代Q_max可 以得到变桨轴承的轴向静载荷计算公式Fa_许＝[Q_max]·Z·sinα·Ja(ε1，ε2)和倾覆力矩 静载荷计算公式M_许＝[Q_max]·Z·dm·sinα·Jm(ε1，ε2)，利用这两个计算公式就可以得 到在许用最大滚动体负荷下的轴向静载荷Fa_许和倾覆力矩静载荷M_许；

从变桨轴承的轴向静载荷Fa_许和倾覆力矩静载荷M_许的计算公式可以看出： ε1或ε2的取值不同时，所得出的轴向静载荷Fa_许和倾覆力矩静载荷M_许的值也 不同，而变桨轴承静载荷承载曲线的设置是建立在轴向静载荷Fa_许和倾覆力矩 静载荷M_许基础上的平面坐标系，需要用最少的一组轴向静载荷Fa_许取值和一 组倾覆力矩静载荷M_许取值来准确设置变桨轴承的静载荷承载曲线，在这一最 少取值原则下ε1或ε2的取值必须同时满足下述两个并列条件：

①当ε1＜1时，ε1+ε2＝1且ε1≥ε2；

②当ε1≥1时，ε2＝0；

在上述最少取值原则和两个条件下，ε1的取值在0.500至∞的区间能够得 到11组最具代表性的值点，ε1的11组值点如下：

ε1＝0.500，0.600，0.700，0.800，0.900，1.000，1.250，1.670，2.500，5.000， ∞；

同理，与ε1的11组值点对应的ε2值点如下：

ε2＝0.500，0.400，0.300，0.200，0.100，0.000，0.000，0.000，0.000，0.000， 0.000；

当ε1和ε2的值点确定后，变桨轴承静载荷承载曲线设置的方法如下：

1)依据[Q_max]＝1.5979×10^-9·(n_a·n_b·[σ_max])³/(∑ρ)²计算出常量为许用最大滚动 体负荷；

2)将上述11组ε1取值、11组ε2取值和步骤1)中的[Q_max]计算值分别代 入Fa_许＝[Q_max]·Z·sinα·Ja(ε1，ε2)和M_许＝[Q_max]·Z·dm·sinα·Jm(ε1，ε2)得到相对应的 11组Fa_许值点和M_许值点；

3)以轴向静载荷Fa_许为横坐标并以倾覆力矩静载荷M_许为纵坐标建立变桨 轴承静载荷承载曲线平面坐标系，在变桨轴承静载荷承载曲线平面坐标系中找 出Fa_许值与M_许值一一相对应交汇的11个坐标点，从倾覆力矩静载荷M_许纵坐 标轴上的坐标点开始将11个坐标点依次相连直到轴向静载荷Fa_许横坐标轴上的 坐标点为止，即可得到在许用最大滚动体负荷[Q_max]下的变桨轴承静载荷承载曲 线；

其特征是：

a、在变桨轴承静载荷承载曲线图中找出给定载荷(Fa_A，M_A)的交汇点并用 “A”点表示；

b、将坐标原点和“A”点的连接直线延长并与变桨轴承静载荷承载曲线相 交得到“B”点，从变桨轴承静载荷承载曲线上读出“B”点的坐标值(Fa_B，M_B)；

c、计算给定极限载荷的静载荷安全系数，fs＝Fa_B/Fa_A；

d、判断fs≥[fs]是否成立，如成立则用户提供的风电变桨轴承参数值能够 满足使用要求，如不成立则用户提供的风电变桨轴承参数值不能够满足使用要 求。