[发明专利]一种风力发电机主轴轴承模型寿命试验相似准则建立方法

权利要求书

1.一种风力发电机主轴轴承模型寿命试验相似准则建立方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：确定需要考虑的物理量，将主轴轴承模型形状几何物理量统一分为几何尺寸：包含表面粗糙度、滚子数量和接触角；

步骤2：依据对影响风电主轴轴承物理量的总结，写出风电主轴轴承的寿命现象的一般函数表达式(1)：

f(E,ρ,D,λ,μ,HRC,Z,α,Q,M,n,TG,S,Ls,t,Ap)＝0 (1)；

步骤3:写出式(1)的∏项表达式(2)：

步骤4：将各物理量参数整理成表：表1物理量参数表

步骤5：根据各物理量的量纲将式(2)改写为矩阵形式(3)：

步骤6：求得x解向量的空间基为式(4)：

步骤7：通过白金汉∏定理，可以求得12个相似准则为(5)：

步骤8:根据步骤7的推导结果，风力发电机主轴轴承模型寿命试验与原型寿命试验各物理量参数满足式(5)推导出的12个相似准则相等时，可以认定模型寿命试验与原型寿命试验的寿命相同；

所述步骤1根据现今成熟的滚动轴承寿命理论，从材料上需要考虑的物理量主要有轴承材料的弹性模量、材料密度、材料泊松比、材料导热率、材料表面粗糙度和材料表面洛氏硬度；从轴承几何尺寸上考虑需要考虑轴承节圆直径、轴承接触角、轴承滚子直径、轴承滚子有效长度、油膜厚度、轴承滚子个数和接触角；为减少物理量个数，依据相似第一定理，当模型与原型满足相似时，几何尺寸必定相似，因此将主轴轴承模型形状几何物理量统一分为几何尺寸：包含表面粗糙度、滚子数量和接触角；

所述步骤2的一般函数表达式是依据对影响风电主轴轴承物理量的总结得出的，式中：

E为轴承材料的弹性模量，P为材料密度，D为轴承几何尺寸，λ为材料导热率，HRC为材料表面洛氏硬度，Z为轴承滚子个数，α为轴承接触角，Q为试验轴承施加力，M为试验轴承施加力矩，n为试验轴承施加转速，TG为试验轴承温度梯度，S为试验轴承失效率，L_s为失效率为S时轴承寿命，t为轴承寿命试验时间，A_p为试验轴承表面剥落面积；

在所述步骤6中，基于步骤1-5，可以得出r(A)＝4，因此应当选择4个量纲互不线性相关且非零核心物理量；为了方便试验加载条件根据模型实验中使用材料的因素以及试验轴承几何尺寸的影响，选择E材料弹性模量、P材料密度、D轴承几何尺寸为核心物理量。