[发明专利]风力发电机的变桨轴承的建模方法及系统

说明书

本发明提供了一种风力发电机的变桨轴承的建模方法及系统，该变桨轴承包括轴承内圈、轴承外圈和设置于轴承内圈和轴承外圈之间的滚道中的多个滚动体。该建模方法包括以下步骤：建立轴承内圈和轴承外圈的有限元模型；建立多个滚动体的有限元模型，其中每个滚动体的有限元模型包括多个link单元，该多个link单元的数目大于2个；以及将各个link单元设置为长度等于滚动体的直径，并且只承受压力而不承受拉力。该建模方法还包括将各个link单元设置为具有初始应变的步骤，其中各个link单元的初始应变与各个link单元所在方向上滚动体与滚道之间的初始间隙相关联。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机的变桨轴承的建模方法及系统。更具体地，本发明涉及风力发电机的变桨轴承中的滚动体的建模方法及系统。

背景技术

变桨轴承是风力发电机的重要部件之一，其安装在叶片和轮毂之间，并且通过螺栓与叶片和轮毂连接。风力发电机的变桨系统通过使变桨轴承旋转从而带动叶片旋转，来改变叶片的风角，以提高风力发电机的风能利用系数，并优化风力发电机的输出功率。变桨轴承受到叶片传递来的空气动力、重力、离心力和偏航引起的载荷，并且还受到变桨驱动系统产生的启动、停车、刹车和变桨等载荷。由于滚动体与轴承内、外圈存在接触，其与轴承的轴承内、外圈的接触状态(接触区域、接触角和接触刚度等)随着变桨轴承所承受的外部载荷的变化而发生变化。并且，滚动体与轴承内、外圈的接触状态随轴承所受外部载荷的变化呈现复杂的非线性问题。在风力发电机的关键部件如轮毂、轴承、叶片、变桨轴承内外圈螺栓等强度和寿命评估的模型中，都需要考虑变桨轴承的上述复杂的非线性问题。

发明内容

本发明的一个目的是一种风力发电机的变桨轴承的建模方法及系统，该建模方法考虑了变桨轴承的外部载荷变化引起的轴承接触角的变化以及滚动体与轴承内外圈沟道之间的初始间隙，能够真实反映滚动体与轴承内圈和外圈的结构特性和受力变化，因此可以得到更加真实的仿真结果。

本发明提供了一种风力发电机的变桨轴承的建模方法，该变桨轴承包括轴承内圈、轴承外圈和设置于轴承内圈和轴承外圈之间的滚道中的多个滚动体，滚道由设置在轴承内圈上的内沟道和设置在轴承外圈上的外沟道限定，所述方法包括以下步骤：建立轴承内圈和轴承外圈的有限元模型；建立多个滚动体的有限元模型，其中每个滚动体的有限元模型包括多个link单元，多个link单元的数目大于2个；以及将各个link单元设置为长度等于滚动体的直径，并且只承受压力而不承受拉力，所述方法还包括以下步骤：将各个link单元设置为具有初始应变，该初始应变与滚动体和滚道之间的初始间隙相关联。

根据本发明的一些实施例，其中通过将滚动体沿各个link单元所在方向与内沟道之间的初始间隙或者与外沟道之间的初始间隙除以滚动体的半径来得到各个link单元的初始应变。

根据本发明的一些实施例，其中通过将滚动体沿各个link单元所在方向与内沟道之间的初始间隙和与外沟道之间的初始间隙的和除以滚动体的直径来得到各个link单元的初始应变。

根据本发明的一些实施例，所述建模方法还包括以下步骤：将各个link单元的截面积设置为大于等于

根据本发明的一些实施例，所述建模方法还包括以下步骤：沿相对于变桨轴承的径向平面的(45°，225°)方向以及(135°，315°)方向建立多个link单元中的两个link单元，该两个link单元的初始应变为零。

根据本发明的一些实施例，其中link单元的数目大于等于18。