一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法技术

本发明专利技术提供了一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法，包括以下步骤，传动链支撑选型；确定前后传动链主轴直径；直接法计算前后传动链主轴直径；迭代法求出前传动链主轴最小挠度时的主轴跨距以及后传动链主轴长度许可范围；利用重心方向合力矩为零计算后传动链主轴跨距；根据传动链总长约束条件确定支撑形式。本发明专利技术通过传动链支撑选型，确定主轴直径，求出前传动链主轴最小挠度时的主轴跨距以及后传动链主轴长度许可范围，再计算后传动链主轴跨距，根据传动链总长约束条件确定支撑形式，能够快速有效的对水平轴式双风轮风力发电机组传动链支撑形式进行设计。机组传动链支撑形式进行设计。机组传动链支撑形式进行设计。

【技术实现步骤摘要】
一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，具体涉及一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法。

技术介绍

[0002]能源是推动社会进步的动力，是一个国家发展的必要存在物质，“能源危机”这个问题也越来越受到人们重视，能源短缺导致人们将目光转移到可再生能源。风能作为可再生能源的一种，取之不尽，用之不竭，在近几年得到飞速的发展，而为了实现风能的规模化、低成本利用，国内外风电机组容量正朝着大容量机组方向发展，给现有风电技术体系带来了诸多挑战，且单风轮风机机组的风能利用率难以提升，开展新型高效的风能转换装置来提高风能利用效率则成为风力发电重要的一个未来发展方向。
[0003]稳定的传动链支撑是保障风电机组运行安全的重要前提，风电机组在运行阶段，经常会发生风电机组坠头事件，因此合理的风电机组支撑设计对于整个风电机组安全运行是非常必要的。
[0004]目前，国内外对传动链支撑方法的研究基本为单个水平轴式风机或垂直轴式风机传动链支撑设计，而对于水平轴式双风轮风电机组传动链支撑形式还未有研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法，包括以下步骤，
[0007](1)、串列式双风轮风电机组传动链支撑选型；
[0008](2)、选用轴承确定前后传动链主轴直径；直接法计算前后传动链主轴直径；
[0009](3)、迭代法求出前传动链主轴最小挠度时的主轴跨距以及后传动链主轴长度许可范围；
[0010](4)、根据塔架位置以及某工况下，利用重心方向合力矩为零计算后传动链主轴跨距；
[0011](5)串列式双风轮风电机组根据传动链总长约束条件确定支撑形式。
[0012]进一步，步骤(1)中采用水平轴式单风轮机组支撑形式三点支撑以及四点支撑进行两两组合。
[0013]进一步，还包括塔架、齿轮箱、发电机和叶片，所述塔架上设有水平板，所述水平板两端分别设有支撑件，所述支撑件上设有主轴承，主轴穿过所述主轴承连接风轮轮毂，所述叶片安装在所述风轮轮毂上，所述主轴连接齿轮箱，设置在所述水平板上的发电机两端分别连接所述齿轮箱。
[0014]进一步，所述发电机为双向发电机，所述双向发电机左右两侧输出轴分别连接主轴。
[0015]进一步，所述支撑件根据传动链总长约束条件确定支撑形式。
[0016]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过先对传动链支撑选型，然后再确定主轴直径，利用迭代法求出前传动链主轴最小挠度时的主轴跨距以及后传动链主轴长度许可范围，再计算后传动链主轴跨距醉了根据传动链总长约束条件确定支撑形式，能够快速有效的对水平轴式双风轮风力发电机组传动链支撑形式进行设计。
[0017]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0018]图1为一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法的流程图。
[0019]图2为本专利技术轮毂端径向位移简图。
[0020]图3为单风轮机组支撑形式。
[0021]图4为本专利技术一种串列式双风轮风电机组的结构示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步阐述：
[0023]本专利技术提出了一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法，其特征在于：包括以下步骤，
[0024](1)、串列式双风轮风电机组传动链支撑选型；由于串列式双风轮风电机组前后风轮相互的气动影响，前风轮距离后风轮有规定，所以双风轮风电机组前后传动链的支撑形式采用水平轴式单风轮机组支撑形式三点支撑(如图3(a)：单主轴承+齿轮箱两侧扭力臂弹性支承)以及四点支撑(如图3(b)两主轴承+齿轮箱两侧扭力臂弹性支承)进行两两组合，共有4种支撑形式：(a)前传动链三点支撑+后传动链三点支撑；(b)前传动链三点支撑+后传动链四点支撑；(c)前传动链四点支撑+后传动链三点支撑；(d)前传动链四点支撑+后传动链四点支撑；
[0025](2)、选用轴承确定前后传动链主轴直径；直接法计算前后传动链主轴直径；
[0026]①
直接计算法
[0027]由已知轮毂坐标系下前后风轮轮毂端六自由度载荷以及轮毂中心到靠近轮毂端主轴轴承水平轴向距离L
r
，利用材料力学第三理论强度公式直接计算主轴直径。
[0028]1)由于从轮毂端到靠近轮毂端轴承处轴段除了承受扭矩以外还承受了由轮毂端传递过来的以及轮毂重量自身产生的弯矩，轴径计算公式：
[0029][0030]式中：
[0031]靠近轮毂端轴承中心处主轴弯矩M、扭矩T；
[0032]‑
校正系数(对于静力计算取值1)；
[0033]σ
‑1‑
轴许用弯曲应力，Pa；
[0034]α
‑
轴空心度，一般为0.5～0.6；
[0035]2)而靠近齿轮箱端轴段基本不承受弯矩，主要是承受扭矩的作用。轴径公式：
[0036][0037]式中：
[0038]τ
‑1‑
许用扭转剪切应力，Pa；
[0039]②
利用选择轴承确定主轴轴径
[0040]由已知轮毂端极端载荷以及其它部件(齿轮箱、轮毂等)的结构参数、重量，利用Matlab设定轴长进行迭代计算主轴轴承(三点支撑：一个主轴承，另选齿轮箱行星架上风向轴承；四点支撑：两个主轴轴承)径向支撑、轴向支撑反力，随后得出当量静载荷；由计算出的基本额定静载荷C以及轴承选择边界条件(宽度限制、外径限制、加工难度、轴承工作转速)来确定轴径。
[0041]当量静载荷P计算公式：
[0042]P＝X0F
r
+Y0F
a
[0043]式中：
[0044]X0、Y0‑
分别为轴承径向静载荷系数、轴向静载荷系数；
[0045]F
r
、F
a
‑
分别为轴承径向载荷、轴向载荷，N。
[0046]通过由与轴承相配合部位刚度选择安全因素S0，计算出基本额定静载荷值，随后与轴承边界条件选择轴承，相应轴承内径则为轴径。
[0047]基本额定静载荷C：
[0048]C＝S0P
[0049](3)由计算出的主轴直径，通过现有轴承内径来进行参数圆整，然后通过用迭代法计算前后风轮传动链各主轴长度下主轴外伸端连接轮毂处产生的径向位移，而径向位移主要是以轴z方向受力变化引起的，y方向相对很小可以忽略不计：
[0050]①
四点支撑主轴外伸端连接轮毂处产生的总径向位移为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法，其特征在于：包括以下步骤，(1)、串列式双风轮风电机组传动链支撑选型；(2)、选用轴承确定前后传动链主轴直径；直接法计算前后传动链主轴直径；(3)、迭代法求出前传动链主轴最小挠度时的主轴跨距以及后传动链主轴长度许可范围；(4)、根据塔架位置以及某工况下，利用重心方向合力矩为零计算后传动链主轴跨距；(5)串列式双风轮风电机组根据传动链总长约束条件确定支撑形式。2.根据权利要求1所述一种串列式双风轮风电机组传动链支撑设计方法，其特征在于：步骤(1)中采用水平轴式单风轮机组支撑形式三点支撑以及四点支撑进行两两组合。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱才朝，帅权，谭建军，武雅茹，宋朝省，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：