[发明专利]风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法。 

背景技术

风力发电机组作为一种能提供大量环保电能的装置，它的作用是将风能转化为风轮(叶片)的机械能，同时将风轮得到的机械能转化为电能。机架是风力发电机组的一个装配基础件，发电机、齿轮箱、主轴、主轴承座、偏航驱动器、偏航调节轴承内圈、电池、液压系统等都安装在机架上，此外还包括所有固定在机架上的零件都与机架固联在一起，以保证风机的质量和转动惯量近似不变。 

虽然虚拟样机仿真软件Adams以机械系统的仿真而闻名，但其对于三维几何建模功能较弱。对于复杂的三维模型Solidworks需要花费大量的时间建模，且不能保证模型的尺寸精度，由于在虚拟样机仿真软件Adams中建立比较复杂、零件数量较多的模型时，存在较大困难，风力发电机组属于一种复杂的机械结构，因此如何可以减少虚拟样机仿真软件仿真所需的时间并保证仿真试验的成功率是业内人士亟待研究的问题。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，能缩短虚拟样机仿真软件仿真所需的时间并保证仿真试验的成功率，从而对产品创新开发、缩短设计周期、提高性能和质量、降低制造成本起了重要的作用。 

实现上述目的的技术方案是：一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，包括以下步骤： 

A.在三维实体软件中建立风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配 的步骤； 

B.将在三维实体软件中建立的模型导入虚拟样机仿真软件中的步骤； 

C.在虚拟样机仿真软件中进行处理的步骤，包括各部件之间施加约束关系、载荷方式及驱动方式；所述施加约束关系包括对所述风力发电机组的偏航系统施加约束关系、对齿轮箱传动系统施加约束关系及对变桨系统施加约束关系；所述载荷方式的施加包括对转子制动器施加制动力矩、对偏航制动器的制动力矩、对发电机施加负载、对桨叶施加风力及施加变桨力； 

D.在虚拟样机仿真软件中建立测量的步骤，选取三点进行间接测量，测量偏航角度可以选取变桨调节盘上的几何中心的坐标点、在变桨调节盘上新建的标志测量点及在轮毂上新建的标志点，或选取偏航齿轮或偏航轴承外圈的质心的坐标、在偏航齿轮或偏航轴承外圈上建立的标志点及在偏航轴承内圈上建立用于测量的标志点；测量风向角度可以选取风向标的质心的坐标点、在风向标上建立标志点及在后机架上建立标志点。 

上述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其中，所述对偏航系统施加约束关系的方法包括下列步骤： 

a.在偏航轴承内、外圈之间施加旋转副，旋转轴线为轴承轴线； 

b.在偏航驱动器轴与偏航驱动齿轮之间施加旋转副，旋转轴线为齿轮轴线； 

c.在第三偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副； 

d.根据第三偏航驱动器齿轮的质心坐标和偏航轴承或偏航大齿轮的质心坐标计算两者之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，同时，在第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，计算出第二偏航齿轮的质心坐标，并计算出第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，又同时，在第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，可以计算出第一偏航齿轮的质心坐标，并计算出第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度； 

e.根据上述各坐标点，可以在虚拟样机仿真软件中定义偏航齿轮副之间的相对位置和啮合点位置，从而确定齿轮副传动的相互约束关系。 

上述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其中，对所述齿轮箱传动系统施加约束关系的方法是：先使啮合点坐标系的原点与高速轴的质心重 合，沿该高速轴的轴线方向生成X轴，使Z轴方向沿所述齿轮箱的高速轴的中心和低速轴的中心连线方向，然后再根据所述齿轮箱的传动比，沿齿轮啮合中心线方向编辑、移动啮合点坐标系的原点，最终形成所述齿轮箱传动系统的约束关系。 

上述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其中，对所述变桨系统施加约束关系包括对第一个桨叶变桨机构施加约束关系、对第二个桨叶变桨机构施加约束关系及对第三个桨叶变桨机构施加约束关系，即对第一个桨叶变桨机构、第二个桨叶变桨机构及第三个桨叶变桨机构中的调节盘与连杆、摇杆、安全油缸、安全油缸杆、控制油缸、控制油缸杆、轮毂之间施加连接与约束。