【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及风电，具体涉及一种风电机组轴系建模方法、介质及系统。
技术介绍
1、风力发电机主轴是风力发电机传动系统的关键部分，由于风力发电机组在运行中承受较大的交变载荷，主轴长时间运行容易出现疲劳断裂；主轴与轴承配合边缘卸应力是主轴疲劳强度瓶颈点，由于卸应力槽深度和长度优化空间的局限性，往往需要增大于轴承配合的直径来解决疲劳问题，从而造成主轴和轴承成本上升。
2、根据检索到的专利和论文，主轴的整体性的设计方面的论文和专利，虽然有设计主轴强度计算方法，但建模和分析方法比较简单，传力路径上许多结构采用了刚性梁单元假体，且未考虑轴承周边结构对受力的影响以及轴承与主轴、齿轮箱锁紧盘与主轴等工艺过程中装配过盈的影响，也未考虑受载过程中轴承刚度、接触边界的非线性影响。
3、另外，风力发电机轴系系统结构复杂，轴承形式及刚度、轴承前后轴套对主轴受力的影响效应、轴承与主轴装配过盈、主轴与齿轮箱锁紧盘装配过盈均会影响建模精度。
4、由于主轴承受交变载荷时，载荷大小、方向发生改变，引起轴承刚度、与主轴关键部分接触的非线性，导致主轴疲劳分析时，外载与应力关系随外载大小改变，如何确定外载与应力的关系，会影响主轴的疲劳计算结果。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种提升计算精度、降低成本的风电机组轴系建模方法、介质及系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一
4、在承受推力载荷或弯矩载荷时，利用主轴轴肩-轴套-轴承内圈依次接触传力，以避免力流全部从主轴卸应力槽传递来降低卸应力槽的受力；
5、在保证轴套强度满足的前提下，通过设计优化轴套与主轴轴肩的接触面大小，调整主轴轴肩-轴套-轴承内圈力流和主轴卸应力槽力流分布，使主轴卸应力槽力流最小；
6、通过在轴套与轴承端面设计预过盈方式，以保证运行过程中主轴轴肩-轴套-轴承内圈之间轴向无间隙。
7、优选地，在考虑轴承效应时，针对不同的轴承形式，采用不同的建模方式来模拟；轴承单元采用承压不承拉的单元属性，轴承的非线性刚度则通过设置不同的单元截面属性进行计算，提取不同单元截面属性-轴承刚度与轴承测试刚度进行比对分析，确定合适的轴承单元截面属性。
8、优选地，在考虑轴套支撑效应时，建立前后轴套模型，轴套与主轴配合面建立标准接触。
9、优选地，在考虑轴套支撑效应时，轴套与轴承内圈建立标准接触关系。
10、优选地，在考虑装配过盈效应时，在轴承内圈与主轴配合面建立标准接触，施加初始过盈量。
11、优选地，在考虑装配过盈效应时，在齿轮箱锁紧盘与主轴配合面建立标准接触，施加初始过盈量。
12、优选地，所述整体有限元分析模型包括轮毂、风轮锁盘、主轴、前后轴套、轴承、齿轮箱和锁紧盘结构。
13、优选地，在有限元计算中加载载荷进行计算，提取应力分量用于确定外载与应力的关系式；然后通过疲劳时序计算累积损伤；对疲劳马科夫矩阵进行统计处理，统计累积损伤占比50%时的载荷均值和幅值，作为加载载荷。
14、本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
15、本专利技术进一步公开了一种风电机组轴系建模系统，包括相互连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
16、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
17、本专利技术基于风力发电机传动链轴系系统结构，充分考虑实际轴承效应、轴套效应、过盈效应影响，建立轴系分析精细化有限元分析模型，考虑轴套支撑效应后，能有效解决主轴卸应力槽疲劳瓶颈点问题，避免因卸应力槽疲劳不满足需增大轴承直径，进而降低成本；采用轴套支撑效应分析方法解决主轴卸应力槽瓶颈问题，提升计算精度、解决轴系疲劳瓶颈点。
18、本专利技术针对非线性效应影响，从载荷维度进行统计分析，统计累积损伤占比50%时的力和弯矩载荷的平均值和幅值；在有限元计算中加载载荷进行疲劳应力提取，用于疲劳计算，提升计算精度。
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1.一种风电机组轴系建模方法，其特征在于，基于风电机组传动链轴系结构，考虑实际轴承效应、轴套支撑效应和装配过盈效应影响，建立整体有限元分析模型；采用轴套支撑效应分析方法来避免主轴卸应力槽疲劳，具体为：
2.根据权利要求1所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑轴承效应时，针对不同的轴承形式，采用不同的建模方式来模拟；轴承单元采用承压不承拉的单元属性，轴承的非线性刚度则通过设置不同的单元截面属性进行计算，提取不同单元截面属性-轴承刚度与轴承测试刚度进行比对分析，确定合适的轴承单元截面属性。
3.根据权利要求1所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑轴套支撑效应时，建立前后轴套模型，轴套与主轴配合面建立标准接触。
4.根据权利要求3所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑轴套支撑效应时，轴套与轴承内圈建立标准接触关系。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑装配过盈效应时，在轴承内圈与主轴配合面建立标准接触，施加初始过盈量。
6.根据权利要求5所述的风电机组轴系建模方
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，所述整体有限元分析模型包括轮毂、风轮锁盘、主轴、前后轴套、轴承、齿轮箱和锁紧盘结构。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在有限元计算中加载载荷进行计算，提取应力分量用于确定外载与应力的关系式；然后通过疲劳时序计算累积损伤；对疲劳马科夫矩阵进行统计处理，统计累积损伤占比50%时的载荷均值和幅值，作为加载载荷。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1～8中任意一项所述方法的步骤。
10.一种风电机组轴系建模系统，包括相互连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1～8中任意一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种风电机组轴系建模方法，其特征在于，基于风电机组传动链轴系结构，考虑实际轴承效应、轴套支撑效应和装配过盈效应影响，建立整体有限元分析模型；采用轴套支撑效应分析方法来避免主轴卸应力槽疲劳，具体为：
2.根据权利要求1所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑轴承效应时，针对不同的轴承形式，采用不同的建模方式来模拟；轴承单元采用承压不承拉的单元属性，轴承的非线性刚度则通过设置不同的单元截面属性进行计算，提取不同单元截面属性-轴承刚度与轴承测试刚度进行比对分析，确定合适的轴承单元截面属性。
3.根据权利要求1所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑轴套支撑效应时，建立前后轴套模型，轴套与主轴配合面建立标准接触。
4.根据权利要求3所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑轴套支撑效应时，轴套与轴承内圈建立标准接触关系。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的风电机组轴系建模方法，其特征在于，在考虑装配过盈效应时，在轴承内圈与主轴配合面建立标准接触，施加初始过盈量。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟杰，王磊，吕杏梅，肖进，陆道辉，吴凡，黄翀，周卓，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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