一种偏航变桨轴承滚道校核工具制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术工具可非常有效缩短整机开始设计周期，提高风机可靠性。

A raceway check tool for yaw pitch bearings

The invention discloses a yaw pitch bearing raceway checking tools, the direct use of LDD load spectrum for fatigue life assessment, time sequence into equivalent load, the same form form and LDD load spectrum; tool according to the static strength empirical formula or method to solve the equations of static bearings, can also be obtained by integral equation method or static fatigue life equation method can solve the bearing at the same time, the maximum dynamic shear stress and depth of the hardened layer. Tool based on single row bearings running speed, the maximum load raceway running speed, single row bearings running time or maximum load raceway running time to evaluate the bearing life; according to the operation of the tool can double bearing rotation, single row bearings running speed, the maximum load running speed, raceway double row bearings running time, single row bearings running time or maximum load raceway running time of life assessment. The tool of the invention can effectively shorten the design cycle of the whole machine and improve the reliability of the fan.

【技术实现步骤摘要】
一种偏航变桨轴承滚道校核工具
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，同时能够对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏航变桨轴承滚道校核工具，其特征在于：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...

【技术特征摘要】
1.一种偏航变桨轴承滚道校核工具，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种偏航变桨轴承滚道校核工具，其特征在于：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，Fi为时序载荷中第i步的力，M为合弯矩等效载荷，Mi为时序载荷中第i步的弯矩，n为等效转速，ni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：T20/25＝L×T1×0.05×b(1.4)对于发生时间的工况：T20/25＝6×L×T1×0.05×b(1.5)式1.4-1.5中，L为风机的寿命要求，对于海上工况为25年，陆上工况20年，T1为每个工况发生的次数或小时数，b为每个工况发生的步数，0.05表示步长，T20/25为20年或25年每个疲劳工况发生的时间；对于LDD载荷则可直接导入工具进行寿命计算；所述静力学方程的情况如下：1)四点接触球轴承的受载后几何形变如下：坐标系采用GL规范中叶根坐标系，假设轴承周边结构具有足够的刚性，外滚道沟渠率中心位置坐标系为xo,yo，内滚道沟渠率中心位置坐标系为xi,yi，轴承外圈固定，内圈相对于外圈产生轴向位移δa，径向位移δr，扭角θ；坐标系位置也由xi,yi转化xi',yi'再到xi”,yi”最后到xi”',yi”'，沟渠率中心距离也由最初的MN变为MN”'；对于双排滚子轴承，由排距d与转角θ对内外滚道产生0.5dθ变形；对于单排轴承，不存在排距的影响；2)双排四点接触球轴承的力学模型与负载分布计算四个接触对在位置角ψ处的接触力分别表示为Q1ψ、Q2ψ、Q3ψ、Q4ψ，根据Hertz点接触理论，法向接触载荷Qiψ和接触变形δiψ的关系如下：式中，在角位置ψj处，内圈受到轴向载荷Fa、径向载荷Fr、倾覆力矩M以及钢球对内滚道的接触载荷Qiψ的作用；Kn为滚动体与内外圈总的负荷变形常数；以内圈与滚动体为研究对象，内圈在外部载荷和所有滚动体载荷的作用下处于平衡状态，内圈的力学平衡方程为：其中，α1ψ、α2ψ、α3ψ、α4ψ分别为受载后四个接触对在位置角ψ处的接触角；上述方程通过NewtonRaphson方法进行迭代求解，得到滚道精确的载荷分布；3)单排四点接触球轴承的力学模型与负载分布计算单排四点接触球轴承的静力学方程求解原理与上述双排四点接触球轴承的计算原理相同；两个接触对在位置角ψ处的接触力分别表示为Q1ψ、Q2ψ，受载后两个接触对在位置角ψ处的接触角为α1ψ、α2ψ；故平衡方程为：2所述静强度计算的情况具体如下：1)积分公式法的静强度根据下列公式求解单排轴承：双排轴承：根据赫兹接触理论得：式3.1-3.4中，Qmax为滚动体最大载荷，Fr为径向载荷，Fa为轴向载荷，M为合弯矩，Z为钢球总数，α为初始接触角，dm为节圆直径，a为接触椭圆短半轴，b为接触椭圆的长半轴，Smin为最小安全系数，[σ]为许用接触应力，σmax为最大接触应力；2)静力学方程的静强度求解根据方程2.2-2.7，通过NewtonRaphson方法即可求出最大滚动体的载荷Qmax，其余的计算过程与积分公式法一致；所述疲劳寿命的计算情况如下：1)滚道的基本额定滚动体负荷：其中，内滚道取上符号，外滚道取下符号；式4.1-4.3中，Qci为内滚道的基本额定动负荷，Qce为外滚道的基本额定动负荷，fi为内滚道沟曲率半径系数，fo为外滚道沟曲率半径系数，γ为无量纲几何参数，Dw为滚子直径，dm为节圆直径，Z为钢球总个数；2)积分公式求解单排四点接触球轴承当量滚动体负荷及接触滚道寿命2.1)当量滚动体负荷相对负荷方向旋转套圈的当量滚动体负荷积分为：相对负荷方向静止套圈的当量滚动体负荷积分为：相对负荷方向旋转套圈的当量滚动体负荷为：Qev1＝Qev2＝QmaxJ1(ε)(4.6)相对负荷方向静止套圈的当量滚动体负荷为：Qeu1＝Qeu2＝QmaxJ2(ε)(4.7)式4.4-4.7中，ε为载荷系数，ψ为位置角，Qmax为滚动体最大载荷，根据式3.1计算；2.2)接触滚道的寿命，按百万转计算相对负荷旋转套圈主推力滚道的额定寿命L10ev1为：相对负荷静止套圈主推力滚道的额定寿命L10eu1为：相对负荷旋转套圈主推力...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明川，段博志，黄翀，邹荔兵，任永，刘斌，李友亮，邵振威，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：广东,44