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偏航、变桨轴承运动方程建立及可靠性研究

作 者: 张亚平
导 师: 夏新涛;陈龙
学 校: 河南科技大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 偏航轴承 变桨轴承 接触应力 运动方程 可靠性
分类号: TH133.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 100次
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内容摘要


本文选择偏航、变桨轴承作为研究对象,针对偏航、变桨轴承的运动特性构建运动方程,以便准确地计算出其承受的载荷,为偏航、变桨轴承的寿命计算提供理论依据。研究偏航、变桨轴承的常见失效形式,并进一步分析偏航、变桨轴承的可靠性偏航轴承的受力分析较复杂,尤其是其运动过程中的受力分析,根据其同时受轴向力、径向力和倾覆力矩的受力特点,偏航轴承一般采用单排四点接触球轴承,变桨轴承则一般采用双排四点接触球轴承。针对风力发电机用转盘轴承的应用条件讨论在受轴向力、径向力、倾覆力矩作用下正游隙的单排球转盘轴承的载荷分布模型;针对变桨轴承一般采用负游隙的设计要求,研究弹性变形与负游隙之间的关系,并建立空载时负游隙条件下套圈变形的方程;研究偏航、变桨轴承在运动过程中的载荷分布,本文还讨论计算偏航、变桨轴承的寿命方法:承载曲线法和当量动载荷法,并对两种方法做对比;研究偏航、变桨轴承疲劳寿命的估算方法;总结偏航、变桨轴承的多种失效形式。给出对偏航、变桨轴承的滚道、螺栓、齿轮等关键部位校核的方法。本文完成偏航与变桨轴承的运动方程构建。在构建过程中,分别依据偏航与变桨轴承不同的工况条件建立其空载、受载状态下的运动方程。依据该运动方程可更准确地计算不同的偏航、变桨轴承内部的载荷分布并准确计算承受最大载荷的滚动体的接触应力。为偏航、变桨轴承的寿命和可靠性奠定理论基础。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章 绪论  8-12
  1.1 基本背景  8-9
  1.2 研究的目的和意义  9-10
  1.3 偏航、变桨轴承研究的概况与现状  10-11
  1.4 研究的内容及方法  11-12
    1.4.1 偏航与变桨轴承的运动方程  11
    1.4.2 偏航、变桨轴承的可靠性分析  11-12
第2章 风电轴承的应用条件  12-20
  2.1 风力发电机的常用结构形式  12
  2.2 风力发电机中使用的轴承  12-13
  2.3 风电轴承的使用条件  13-16
    2.3.1 风力发电机轴承的受力条件  13-15
    2.3.2 水平轴风力发电机的坐标系  15-16
    2.3.3 风力发电轴承的转速条件  16
    2.3.4 风力发电轴承的温度条件  16
  2.4 风力发电用转盘轴承的使用性能要求  16-18
    2.4.1 材料性能要求  17-18
    2.4.2 低温冲击功  18
    2.4.3 轴承齿圈  18
    2.4.4 游隙  18
    2.4.5 防腐处理  18
  2.5 本章小结  18-20
第3章 偏航与变桨轴承的载荷分布分析  20-44
  3.1 偏航轴承的载荷分布  20-33
    3.1.1 偏航轴承的常见类型  21-22
    3.1.2 偏航轴承的载荷分布  22-30
    3.1.3 偏航轴承正游隙状态下接触角的变化  30-33
  3.2 变桨轴承的载荷分析  33-43
    3.2.1 变桨距系统的组成与运行  33-36
    3.2.2 变桨距轴承的常见类型  36
    3.2.3 变桨距轴承的载荷分析  36-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章 偏航和变桨轴承的寿命计算理论  44-56
  4.1 偏航和变桨轴承的寿命计算方法  44-47
    4.1.1 承载能力曲线法  44-46
    4.1.2 当量动载荷法  46-47
  4.2 接触应力的基本计算理论  47-48
  4.3 基本理论计算与载荷分布计算对比  48-50
  4.4 转盘轴承许用静载荷的计算  50-51
    4.4.1 转盘轴承静载安全系数  50
    4.4.2 静载荷因子  50-51
    4.4.3 转盘轴承的许用倾覆力矩、许用静载荷的计算公式  51
  4.5 疲劳寿命的估算  51-55
    4.5.1 滚动体载荷Qc  52
    4.5.2 计算每个滚道的当量滚动体载荷Qe  52-53
    4.5.3 单个滚道额定寿命L10 的计算  53
    4.5.4 整套轴承额定寿命的计算  53-55
  4.6 本章小结  55-56
第5章 偏航和变桨轴承的可靠性分析  56-74
  5.1 失效形式  56-62
    5.1.1 磨损失效  56-58
    5.1.2 腐蚀失效  58
    5.1.3 润滑失效  58-59
    5.1.4 游隙变化失效  59
    5.1.5 断裂失效  59-60
    5.1.6 保持架损伤  60-61
    5.1.7 轮齿失效  61
    5.1.8 螺栓失效  61-62
  5.2 转盘轴承用润滑  62-64
    5.2.1 润滑对转盘轴承的作用  62
    5.2.2 润滑剂的选择  62
    5.2.3 风力发电用转盘轴承润滑特点  62-63
    5.2.4 润滑设备  63-64
    5.2.5 使用润滑脂时应注意的问题  64
  5.3 关键部位的校核  64-69
    5.3.1 滚道接触强度的校核  64-66
    5.3.2 螺栓承载能力的计算  66-69
    5.3.3 齿轮强度计算  69
  5.4 基于压力——强度干涉模型对偏航、变桨轴承的寿命分析  69-73
    5.4.1 模型分析建立失效函数  69-71
    5.4.2 参数估计  71-72
    5.4.3 算例  72-73
  5.5 本章小结  73-74
第6章 结论  74-76
  6.1 结论  74
  6.2 论文的创新点  74
  6.3 展望  74-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间的研究成果  80

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 转动机件 > 轴承
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