[發(fā)明專利]一種風(fēng)機(jī)偏航制動盤建模與極限強(qiáng)度校核方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110783542.0
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113627046B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊揚;何海建;李永奎;孟令銳;董姝言;蘇鳳宇;沈越;李成晨
• 申請（專利權(quán)）人: 許昌許繼風(fēng)電科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京中創(chuàng)云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

本發(fā)明涉及一種風(fēng)機(jī)偏航制動盤建模與極限強(qiáng)度校核方法，建立包含風(fēng)機(jī)偏航制動載荷傳遞路徑的幾何模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，進(jìn)行接觸對定義，施加邊界條件與各極限工況載荷，通過在塔頂法蘭中心位置建立兩個主節(jié)點，將一個主節(jié)點與主機(jī)架前端法蘭通過剛性梁連接，加載3個力及2個力矩載荷；另一主節(jié)點與偏航制動卡鉗通過剛性梁連接，加載不超過偏航制動卡鉗最大制動力矩的Mz載荷，超過部分加載到與主機(jī)架相連的主節(jié)點，將載荷傳遞至主機(jī)架與偏航制動卡鉗，最后傳遞至偏航制動盤。本發(fā)明既考慮了偏航軸承的非線性傳遞力關(guān)系又考慮了偏航制動盤與偏航制動卡鉗之間接觸力的傳遞，符合偏航制動盤實際受力關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)偏航制動盤極限強(qiáng)度的準(zhǔn)確校核。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)機(jī)航制動盤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)機(jī)偏航制動盤建模與極限強(qiáng)度校核方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求也在迅猛增長。而風(fēng)能作為一種清潔無污染的可再生能源，越來越受到人們的重視。由于國家政策的大力支持，近幾年風(fēng)電機(jī)組的國產(chǎn)化程度逐漸提高。風(fēng)電機(jī)組功率的逐漸增大使得機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)件也越來越大，結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度性能也愈發(fā)重要.

偏航制動盤是風(fēng)機(jī)組中受力情況較為復(fù)雜、可靠性要求較高的關(guān)鍵部件之一，承受著來自風(fēng)輪總成與機(jī)艙總成傳遞過來的周期性載荷和隨機(jī)載荷的綜合作用，其強(qiáng)度性能直接關(guān)系到整個風(fēng)電機(jī)組的安全性與可靠性。

現(xiàn)在大型風(fēng)機(jī)組偏航制動盤主要采用有限元方法進(jìn)行計算.?在現(xiàn)有的偏航制動盤強(qiáng)度性能分析技術(shù)中，如申請公布號為CN106547963?A，申請公布日為2017年03月29日的發(fā)明專利申請公開了一種風(fēng)機(jī)偏航制動盤極限強(qiáng)度的校核方法及裝置,該方法采用有限元軟件建立包含制動盤在內(nèi)的實體模型,并對其進(jìn)行強(qiáng)度分析。首先建立包含風(fēng)機(jī)偏航載荷傳遞路徑的幾何模型,將其導(dǎo)入有限元分析軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分；其次在偏航軸承滾球建模方面采用只承受壓力不承受拉力的桿單元單元模擬,?而在偏航制動盤與偏航制動卡鉗的接觸關(guān)系處理上，則采用了綁定接觸的方法模擬；再通過在塔頂法蘭中心位置建立主節(jié)點，將主節(jié)點與主機(jī)架前端法蘭通過剛性梁單元連接起來；最后在塔頂法蘭中心位置施加偏航載荷，通過剛性梁單元將載荷傳遞至主機(jī)架，經(jīng)過偏航制動卡鉗傳遞至偏航制動盤，以實現(xiàn)對偏航制動盤受力關(guān)系的模擬。

現(xiàn)有的偏航制動盤強(qiáng)度計算方法在偏航制動盤與偏航制動卡鉗的接觸關(guān)系上，主要采用綁定接觸的方法模擬，而實際上兩者之間是摩擦接觸的關(guān)系，當(dāng)采用綁定接觸時會強(qiáng)制兩者同步運動，無法體現(xiàn)兩者之間可以發(fā)生分離或滑動的真實接觸關(guān)系，這樣會導(dǎo)致偏航制動盤的最終計算結(jié)果偏大。同時模擬偏航軸承滾球時普遍采用了只承受壓力的桿單元link180建模的方法，雖然能體現(xiàn)出偏航軸承傳力時只承受壓力不承受拉力的非線性關(guān)系，但該單元僅能賦予確定剛度的實常數(shù)來描述滾球剛度，而無法體現(xiàn)出滾球?qū)嶋H剛度的變化非線性，即現(xiàn)有技術(shù)在偏航制動盤與偏航制動卡鉗連接關(guān)系及偏航軸承非線性模擬方面考慮的不夠全面，不符合實際工作情況，導(dǎo)致偏航制動盤的強(qiáng)度校核不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

為解決目前桿單元模擬偏航軸承滾球和綁定接觸模擬偏航制動盤及偏航制動卡鉗之間關(guān)系的方法得到的風(fēng)機(jī)偏航制動盤強(qiáng)度不夠準(zhǔn)確的問題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)機(jī)偏航制動盤建模與極限強(qiáng)度校核方法，能夠更加真實而準(zhǔn)確的模擬制動盤的受力特性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種風(fēng)機(jī)偏航制動盤建模與極限強(qiáng)度校核方法，包括：

1)對偏航制動盤及其載荷傳遞路徑中的相關(guān)部件進(jìn)行三維幾何建模與模型裝配，得到三維幾何模型；

2)利用有限元前處理軟件對所述三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對載荷傳遞路徑中的相關(guān)部件以及偏航制動盤進(jìn)行屬性定義，得到網(wǎng)格模型；

3)將所述網(wǎng)格模型導(dǎo)入有限元分析軟件，并依據(jù)相鄰部件之間的實際接觸關(guān)系定義相關(guān)接觸對，在偏航制動盤與偏航制動卡鉗之間建立彈簧單元來模擬兩者之間接觸關(guān)系，完成有限元建模；

4)對有限元模型進(jìn)行邊界約束與極限工況加載；