[发明专利]一种偏航变桨轴承滚道校核工具

说明书

本发明公开了一种偏航变桨轴承滚道校核工具，直接利用LDD载荷谱进行疲劳寿命评估，对时序载荷进等效处理，形式与LDD载荷谱形式一致；工具可根据经验公式或静力学方程法求解轴承静强度，也可通过积分公式法或静力学方程法求解轴承疲劳寿命，同时可求解最大动态剪切应力及硬化层深度。工具可以根据单排轴承的运行转数、最大受载滚道的运行转数、单排轴承的运行时间或最大受载滚道的运行时间来评估轴承寿命；工具可以根据双排轴承的运行转数、单排轴承的运行转数、最大受载滚道的运行转数、双排轴承的运行时间、单排轴承的运行时间或最大受载滚道的运行时间评估寿命。本发明工具可非常有效缩短整机开始设计周期，提高风机可靠性。

技术领域

本发明涉及风力发电机组部件强度分析领域，尤其是指一种偏航变桨轴承滚道校核工具。

背景技术

业内习知，偏航变桨轴承作为风力发电机组的回转支承部件，其结构的可靠性决定风机运行的情况，偏航变桨轴承的结构形式一般为单排四点接触球轴承、双排四点接触球轴承，目前每一家轴承供应商的计算方法、评价指标不一，这就为后期的载荷评估带来麻烦，因此有必要针对偏航变桨轴承建立一个集成不同算法、不同评价标准的工具。

发明内容

本发明的目的在于克服现有偏航变桨轴承滚道校核计算过程中的不足，提供了一种高效、快捷、系统的偏航变桨轴承滚道校核工具，该工具集成了不同的计算方法及评价指标，能够满足不同供应商计算轴承的要求，可非常有效缩短整机开始设计周期，更好服务于风力发电机设计、认证和评估，提高风机发电机组设计的可靠性，节约成本。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种偏航变桨轴承滚道校核工具，所述工具为基于Matlab开发的偏航变桨轴承滚道校核软件，主要用于风力发电机偏航、变桨轴承初期选型、认证以及后期的结构强度评估；

所述工具直接利用LDD载荷谱进行疲劳寿命评估，同时能够对时序载荷进等效处理，将每一个工况等效为一组载荷，等效的载荷谱的形式与LDD载荷谱形式一致；

偏航变桨轴承通常采用单排四点接触球轴承或双排四点接触球轴承的结构形式，所述工具能够根据经验公式或静力学方程法求解轴承静强度，也能够通过积分公式法或静力学方程法求解轴承疲劳寿命，同时求解最大动态剪切应力及硬化层深度；

所述工具针对不同轴承供应商的轴承寿命提出以下寿命评估方法：

对于单排四点接触球轴承，根据单排轴承的运行转数、最大受载滚道的运行转数、单排轴承的运行时间或最大受载滚道的运行时间来评估轴承寿命；

对于双排四点接触球轴承，根据双排轴承的运行转数、单排轴承的运行转数、最大受载滚道的运行转数、双排轴承的运行时间、单排轴承的运行时间或最大受载滚道的运行时间评估寿命；

其中，按转数进行评估轴承寿命时应以载荷谱中实际的转数为评价指标；按时间进行评估轴承寿命时陆上风电应以20年的运行时间为评价指标，海上风电应以25年的运行时间为评价指标。

所述时序载荷的处理情况如下：

时序载荷：

对每一个时序载荷工况的力、弯矩、速度通过下面方程1.1-1.3处理得到等效载荷工况表；

式1.1-1.3中，F为轴向力、径向力等效载荷，F_i为时序载荷中第i步的力，M为合弯矩等效载荷，M_i为时序载荷中第i步的弯矩，n为等效转速，n_i为时序载荷中第i步的转速；

将每一个疲劳工况的发生时间按下述方法求解：

对于发生次数的工况：