行业动态

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计

作者:小编2024-02-07 06:32:56

　　在风力发电机组中,主传动链中的主轴承支撑主轴,并通过轴承座将风轮作用力传递给机架。它的性能直接影响整机的抗振性和寿命。大型风力发电机组的主轴承受力状况复杂,主轴承的试验通过主轴承试验机开展。

　　为了了解轴承进行极限载荷加载时,试验机悬臂梁的变形、应力和应变分布情况对轴承运行的影响,有必要通过有限元计算对试验机悬臂梁进行相应的力学分析,明确其应力、应变状况。

　　以试验机悬臂梁为对象,综合利用solidworks三维软件和Ansys分析软件对其进行静力学分析,并以此为基础进行相应的结构优化设计,以减少悬臂梁的变形,进而提高试验加载过程的稳定性。

　　以国内某公司的主轴承试验机为研究对象,试验机由主机、润滑系统、液压比例加载系统、电气测控系统四部分组成,用于模拟主轴轴承的工况对其进行磨合试验、性能试验、耐久性试验。

　　为便于被试轴承的安装和拆卸,主机采用悬臂梁结构。试验机工作结构图如图1所示。

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计(图1)

　　被测轴承和左边陪试轴承中心线mm,被测轴承的宽度为272mm,由于测试轴承所在的套轴与主轴采用周向螺栓连接固定在一起,可将两者简化为一实体。本文采用solidworks对悬臂梁进行建模,建立的模型如图2所示。将建好的模型在solidworks中另存为*Ⅹx格式,然后运行Ansys,打开文件中的imtorx,选择pAPA,打开已保存的*Ⅹx目录文件,将相应的文件导入到Ansys中。

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计(图2)

　　在Ansys中定义单元类为solidl86,该单元是20节点的简单三维实体结构,每个节点有3个沿着x、y、Z方向平移的自由度。该单元类型完全可以满足计算精度的要求。

　　给定悬臂梁的材质为40Cr,密度为7R00k9/m3,弹性模量为2.l×l0llpg,泊松比为0.3,由于悬臂梁中的线面较多,为了更好地划分网格,在solidworks中先将悬臂梁分割成规则的实体部分,然后在Ansys中通过布尔运算中的9lue粘接操作。网格划分后的有限元模型如图3所示。

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计(图3)

　　主轴轴承试验机径向加载能力为1500kN,按此载荷对主轴与被测轴承接触的上表面进行加载轴承设计。经过计算,在主轴悬臂梁与被测轴承接触的上表面径向施加5.8Mpg,把悬臂梁和陪试轴承接触的部分规定为全约束,边界条件如图4所示。

　　图5是静力分析后总体变形结果,如图所示,其最大变形位于主轴与被测轴承接触部分的左侧,最大变形值为R4.8um。图6是应力分布图,最大应力为0.386×108pg,即38.6Mpg,而40Cr的抗拉强度为1080Mpg,屈服强度为850Mpg,其应力值远远小于材料的内应力值,所以不存在结构的破坏性问题。

　　由上述分析可知,在满足使用要求的情况下,有必要对悬臂梁进行相应的结构优化设计,在接口条件不变的情况下,优化措施如下:(1)对悬臂梁中心孔处采取通孔处理,直径大小采用原来最左端腔处的直径:(2)对悬臂梁固定端接触陪试轴承这一侧的圆环,外径不变,内径减小,使圆环加厚。优化后的结构如图7所示。

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计(图4)

　　在加载力不变的情况下,将修改后的模型导入到Ansys中进行静力分析,结果如图8所示,可知总体最大变形为90.8um。如图9所示,应力最大为0.525×108Pa,即52.5MPa。

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计(图5)

风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计(图6)

　　由表1中的数据可知:(1)在重量减少的情况下,与测试轴承接触处的最大变形由94.8um减小至90.8um,提高了测试轴承在加载情况下运行的稳定性:(2)最大应力有所增加,但远小于材料的屈服强度850MPa,故不存在结构的破坏性问题。

　　本文以国内某公司某型号主轴承试验机为对象,对试验机悬臂梁进行了结构优化设计。通过优化前后相关性能参数的对比分析,可以得出以下结论:在相同加载力和接口条件不变的情况下,悬臂梁重量减轻的同时其最大变形量也减小,提高了测试轴承运行的稳定性。

　　关键字：优化设计引用地址：风电主轴轴承试验机悬臂梁静力学分析与结构优化设计

　　随着汽车行业“新四化”趋势的不断深入，纯电动等新能源车型越来越普遍。在乘用车市场，三合一电驱动系统(EDU)的技术已比较成熟。近年来，针对商用车市场开发的整体式电驱桥产品(图1)成为1种新的技术路线，相比以传统动力整车架构为基础开发的前置电机通过传动轴直驱到传统后桥的布置方案，整体式电驱桥在承载式刚性桥壳上集成了电机和减速器，具有集成度高、传动效率高、总体方案质量轻等技术优势，而且为增大动力电池的布置空间提供了条件(图2)。图1 某电动皮卡整体式电驱桥图2 某电动皮卡架构布置方案对比齿轮是整体式轻型电驱桥减速器动力传递的关键载体, 也是电驱桥减速器噪声产生的主要来源。近年来, 齿轮传动振动-噪声-平顺性(NVH)改善

　　方案 /

　　利用最优化方法设计PWM开关电源的某个子电路，如主电路、变压器、滤波电路、补偿网络等，其实质是：在开关电源（或其中的一个子电路）某个技术或经济指标为最优或接近最优的情况下，获得该电路的一组最优参数，并满足其他各项性质指标或结构、工艺等要求。因此，应用优化方法设计电源的一个电路时，首先应建立其优化设计的数学模型。它包含了以下三个方面的内容：目标、变量和约束，即（1）求某个技术或经济指标为最优（或次优）是设计的目标；（2）求一组参数为最优，即要在一组变量中寻找一组最优参数；（3）求最优参数时，要满足各项跬能或结构工艺的要求，即为求目标函数极值时所加的约束。目标和约束都是上述一组设计变量的线性或非线性

　　0 引言评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。 1 有源电磁干扰滤波器的原理与应用有源电磁干扰滤波器简称有源EMI 滤波器，它是把有源器件集成在微封装的芯片中，专门用来抑制电磁干扰的滤波器。与传统的无源EMI滤波器相比，有源EMI 滤波器不仅具有优良的噪声衰减特性，而且功能强大，有的还能实现热插拔，可大大节省印制板（PCB）的空间，适用于电源及电子设备、医疗仪器等领域。有源EMI 滤波器的典型产品有美国Vicor 公司生产

　　本文以最大可变长度为N、宽度为1bit的移位寄存器为模型，讨论如何从结构上优化可变长度移位寄存器和有效的FPGA实现。至于宽度不为1bit的情况，可以此类推。 1 可变长度移位寄存器的常用结构通常可变长度移位寄存器的结构可分为两种：一种是输入分支型(结构A)，如图1所示;另一种是输出分支型(结构B)，如图2所示。结构A与结构B有两个共同点：第一，都是由触发器链路加数据流向控制逻辑组成;第二，每级触发器的输入输出都是信号节点，因而各级都需要对本级节点的信号流向进行控制。结构A用n-to-2n译码器来控制信号流向，结构B则用2n:1多路复用器控制信号流向。对于基本逻辑单元为查找表(LUT)+

　　通过本方法优化可以极大的减少程序语句数，使plc程序更简洁、可读性更好，由于不需要做耗时的类型转换，程序运行效率也得到提高。且数学运算量越大，效率提高越明显。缺点是要多占用两字节的内存，以后程序中不能使用VW0。但S7-200的RAM空间很大，一般是用不完的，以226为例，有多达10K的RAM，偶从来没有超过1K。这些RAM都是花钱买来的，不用白不用，不用也是浪费了。同理，如果有字节型变量经常需要与字类型变量相互转换，让字节变量占用一个字的内存宽度浪费一个字节，避免类型转换。具体步骤如下： 1：根据工程实际需求，进行功能块规划，编写子程序在PLC中子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程

　　的系统级功耗模型研究

　　直播回放: 基于迈来芯第二代位置传感器优化设计的新一代产品，更高的性能和富有竞争力的成本

　　MPS电机研究院让电机更听话的秘密！第一站：电机应用知识大考！跟帖赢好礼~

　　电源小课堂从12V电池及供电网络优化的角度分析电动汽车E/E架构的趋势

　　2月5日消息，AMD线程撕裂者竖起了工作站、发烧桌面处理器的天花板，Intel至强虽然无力抗衡，但也不能放弃，只是实力所限，提升有点慢，下一 ...

　　DevEco Studio 4.1带来多种调试能力，助力鸿蒙原生应用开发高效调试

　　目前，HarmonyOS NEXT星河预览版已经正式面向开发者开放申请，面向鸿蒙原生应用及元服务开发者提供的集成开发环境——DevEco Studio也迎 ...

　　英特尔 Thread Director 技术助力，Linux 用户运行 Windows 虚拟机性能提升 14%

　　2 月 5 日消息，去年 10 月，微软发布了一份指南，鼓励 Windows 用户通过 WSL 尝试 Linux，这多少让人有些意外。而如果你是一位 ...

　　不支持超线，新款英特尔 Arrow Lake-S 芯片样品现身测试数据库

　　2 月 3 日消息，消息人士 InstLatX64 近日在 X 平台分享了一条来自英特尔测试机数据库的信息，称发现了一款不支持超线 ...

　　智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系 ...