[发明专利]一种风机偏航轴承爬挡肩校核方法

说明书

本发明提供了一种风机偏航轴承爬挡肩率校核方法，包括有如下步骤，建立有限元模型；利用有限元前处理软件对三维数模进行网格划分；将网格模型导入到有限元分析软件按照部件之间的实际接触关系定义接触副，施加载荷和边界条件；对有限元模型进行求解计算；对对应载荷、椭圆形的接触面长半轴两端端点和滚珠中心点的位置进行记录；计算包络角角度；计算截断角；半包络角与截断角之差形成切出角，通过得出的切出角的数值为正数或负数，来判断是或否会出现爬挡肩的现象；切出角与半包络角之间的比值为内圈或外圈的爬挡肩率。针对现有技术的不足，本发明提供了一种风机偏航轴承爬挡肩率校核方法，其能够更好、更准确的计算处偏寒轴承的爬挡肩率。

技术领域

本发明涉及一种风机偏航轴承爬挡肩校核方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求也在迅猛增长，而风能作为一种清洁无污染的可再生能源，越来越受到人们的重视。而随着国家政策的大力支持，近几年风电机组的国产化程度也越来越高，风电机组功率的逐渐增大使得机组内部结构件也越来越大，结构件的强度性能也愈发重要，而其中的偏航轴承在工作过程中承受着复杂的动态载荷，如果载荷过大，滚珠与内外圈沟道的接触区域就会越过套圈的挡肩，从而出现爬挡肩现象，这在实际应用中是不允许的，因为这样会提前让轴承出现失效，通常偏航轴承爬挡肩率是采用理论公式或传动系统分析软件去校核，这一般的方法对于支撑刚性很好的领域倒还可以，但是对于那些轴承支撑刚性变形较大的领域则存在一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种风机偏航轴承爬挡肩校核方法，其能够更好、更准确的计算处偏寒轴承的爬挡肩率。

为实现上述目的，本发明提供了一种风机偏航轴承爬挡肩校核方法，包括有如下步骤，

步骤一、利用三维绘图软件对偏航轴承内圈、外圈、滚珠、机架、塔筒、螺栓及其载荷传递路径部件进行三维模型构建形成装配体，建立有限元模型；步骤二、利用有限元前处理软件对三维数模进行网格划分，得到网格模型，并定义部件的材料属性；步骤三、将网格模型导入到有限元分析软件按照部件之间的实际接触关系定义接触副，施加载荷和边界条件；步骤四、对有限元模型进行求解计算，得到所述偏航轴承有限元分析模型的变形位移结果和强度结果；步骤五、偏航轴承在承受载荷时，滚珠会与内圈和外圈的沟道形成椭圆形的接触面，对对应载荷、椭圆形的接触面长半轴两端端点和滚珠中心点的位置进行记录；步骤六、对椭圆接触面的长半轴两端端点和滚珠中心所述构成的三个节点进行连线，形成一个三角形，其中长半轴两端端点和滚珠中心形成的两条直线之间形成的夹角为包络角，利用勾股定理可以算出包络角角度；步骤七、连接滚珠中心和偏航轴承内圈或外圈挡肩位置形成一条直线，再垂直连接滚珠中心与偏航轴承轴线形成另一条直线，由两条直线交叉形成截断角；步骤八、包络角的一半即半包络角，半包络角与截断角之差形成切出角，通过得出的切出角的数值为正数或负数，来判断是或否会出现爬挡肩的现象；步骤九、切出角与半包络角之间的比值为内圈或外圈的爬挡肩率。

本发明可进一步设置为：滚珠采用弹簧单元进行建模，在内圈和外圈的沟道曲率中心分别建立参考点，并将该参考点与沟道与滚珠接触的区域进行耦合设置，然后内圈沟曲率中心对应的参考点于外圈沟曲率中心对应的参考点通过弹簧进行连接，使用预定义的力与变形曲线来定义所述滚珠在承受载荷后的变刚度。

本发明可进一步设置为：按载荷方向提取偏航轴承内圈和外圈之间用以代替滚动体的每根弹簧两端点的坐标，假设每根弹簧两端点分别为a和b，a点坐标为(Xa，Ya，Za)，b点坐标为(Xb，Yb，Zb)，这样每个滚动体对沟道的实际接触角计算公式为