[发明专利]用于评估变桨轴承的螺栓的强度的方法和装置

说明书

提供一种用于评估变桨轴承的螺栓的强度的方法和装置。所述变桨轴承为双排四点接触轴承，所述方法包括：(a)根据所述变桨轴承所包括的滚动体的数量，确定每对滚动体的方位角，其中，每对滚动体为所述变桨轴承的各排中的方位角相同的两个滚动体；(b)根据每对滚动体的方位角以及所述变桨轴承的几何参数，确定第一函数和第二函数；(c)基于确定的第一函数和第二函数，计算每个滚动体在每个接触点下的轴力和接触角；(d)使用计算的每个滚动体在每个接触点下的轴力和接触角，计算单个螺栓扇区的外载和外载作用线，其中，所述外载包括水平外载和垂直外载；(e)基于单个螺栓扇区的外载和外载作用线，对所述变桨轴承的螺栓的强度进行评估。

技术领域

本发明总体说来涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于评估变桨轴承的螺栓的强度的方法和装置。

背景技术

风力发电机组的变桨系统是风力发电机组的重要组成部分，变桨系统关系到风力发电机组的发电量以及安全性。变桨系统中的变桨轴承的螺栓强度设计在变桨系统的设计中至关重要。

当前的变桨轴承的螺栓强度主要采用有限元方法进行评估。然而，有限元评估的方法需要设计人员具有丰富的有限元专业知识，并且需要较高的硬件配置以及花费较多时间，不利于工程应用的推广以及相关差异化的研究分析。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于提供一种用于评估变桨轴承的螺栓的强度的方法和装置，通过考虑变桨轴承的非线性传递力来对变桨轴承的受力特性进行分析并通过工程计算得到螺栓强度评估所需的参数，从而能够实现对螺栓强度的快速评估，降低人力、资源以及时间成本。

根据本发明示例性实施例的一方面，提供一种用于评估变桨轴承的螺栓的强度的方法，所述变桨轴承为双排四点接触轴承，所述方法包括：(a)根据所述变桨轴承所包括的滚动体的数量，确定每对滚动体的方位角，其中，每对滚动体为所述变桨轴承的各排中的方位角相同的两个滚动体；(b)根据每对滚动体的方位角以及所述变桨轴承的几何参数，确定第一函数和第二函数，其中，第一函数为表示每个滚动体在每个接触点处的轴向位移与所述变桨轴承在径向力下的径向位移、在轴向力下的轴向位移、在弯矩下的变形角度的关系的函数，而第二函数为表示每个滚动体在每个接触点处的接触角与所述变桨轴承在径向力下的径向位移、在轴向力下的轴向位移、在弯矩下的变形角度的关系的函数；(c)基于确定的第一函数和第二函数，计算每个滚动体在每个接触点下的轴力和接触角；(d)使用计算的每个滚动体在每个接触点下的轴力和接触角，计算单个螺栓扇区的外载和外载作用线，其中，所述外载包括水平外载和垂直外载；(e)基于单个螺栓扇区的外载和外载作用线，对所述变桨轴承的螺栓的强度进行评估。

可选地，步骤(b)可包括：根据第一函数和赫兹接触理论，确定表示每个滚动体在每个接触点处的轴力与所述变桨轴承在径向力下的径向位移、在轴向力下的轴向位移、在弯矩下的变形角度的关系的第三函数。

可选地，步骤(c)可包括：通过将每个滚动体在每个接触点处的轴力分解到所述变桨轴承的径向方向和轴向方向，建立所述变桨轴承所受的径向力、轴向力和弯矩的平衡方程组；执行对于所述平衡方程组的迭代求解直至收敛，来得到所述变桨轴承的径向位移、轴向位移和变形角度的收敛值；使用第一函数，基于所述变桨轴承的径向位移、轴向位移和变形角度的收敛值，获得所述每个滚动体在每个接触点下的轴向位移；使用赫兹接触理论，基于获得的每个滚动体在每个接触点下的轴向位移计算每个滚动体在每个接触点下的轴力；使用第二函数，基于所述变桨轴承的径向位移、轴向位移和变形角度的收敛值，获得每个滚动体在每个接触点下的接触角。