【风力发电机组轮毂的设计计算案例2100字】

目录 1 1 2 4 4 5 51.1轮毂几何模型的建立轮毂的强度分析及其优化》本次设计采用轮毂有两个并非同心球体的设计方解到1.5MW风力发电机组轮毂壁厚设定为100mm,通过阅读新疆大学王良英的《2MW风机轮毂轻量化结构设计有限元分析》了解到2MW风力发电机组轮毂设计壁厚范围80~150mm。圆球体组成的球壳，内部球体的球心偏离外部球体的球心20mm。2MW风力发电机组轮毂尺寸为：外面大圆的直径为3600mm,内圆的半径为3360mm,叶片连接轮毂处直径2600mm,主轴连接机舱处直径2000mm。轮毂最大的壁厚为140mm,最小的壁厚为100mm,且最大的壁厚位于轮毂与主轴连接端，最薄的壁厚位于轮毂的导流罩处。风力发电机组轮毂的三维模型如图1.1所示。1.2.1轮毂材料属性轮毂的作用是连接叶片和低速轴，要求能承受较大和复杂的载荷，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转主轴上，轮毂是固定叶片和组成叶轮的重要部件，轮毂是叶片连接机舱的枢纽，也是叶根与主轴的连接体。叶片产生的动能通过轮毂传递到传动系统，再传递给发电机进行发电。并且，轮毂还是安装变桨系统控制叶片变桨的场所，如图1.2所示。风轮机舱轮毂前机架球墨铸铁QT400、QT350系列等次设计轮毂选用的材料为材料属性和力学性能比较强的球墨铸铁QT400-182,材料的力学性能为：抗拉强度>400MPa,屈服强度>250MPa,延伸率为8%错误!未找到引名称杨氏模量泊松比μ部安全系数为“一般材料系数”,它仅考虑强度参数的固有可变性，如果材料标充分有效地材料性能试验数据确定，考虑到强度参数的固有可变性，当使用95%置信度及95%存活率的典型材料性能时，所用的材料一般局部安全系数应不小于1.1;如果要获得其他存活率P和变异系数δ为10%或高于10%的典型材料性能，可假定P=95%及δ=10%,对于连接件及其接头强度分析，除采用上述局部安全系数外，还应采用1.15的接头系数，对受力铸件，还应采用1.252.0的铸件系数[13。轮毂是一个受力铸件，取铸件系数为1.25,假定P=95%及δ=10%,则材料的安全系数式中：一般材料系数为1.1;轮毂材料的铸件系数为1.25。1.3轮毂载荷计算1.1.1重力载荷的计算作用在带动叶片上的相应重力矩和相应载荷对于带动叶片高速运动时所产生的叶片摆振及其运动旋转方向的相应重力矩也称为弯矩。当风轮转动时，三个叶片各自作用于轮毂的重力不同，叶片在选择过程中作用在轮毂上的重力也在不断的发生变化；当轮毂旋转到如图2.11所示的时候，轮毂所受的重力载荷最大(极限载荷),图中G为叶片1作用于轮毂的重力，F1为叶片2作用于轮毂的重力，F₂为叶片3作用于轮毂的重力。GG由于叶片是一个不规则的空心实体，且其质心的位置和规则体也不同。由于叶片叶根处弦长大于叶尖处，这就意味着叶片重量主要集中在叶片前半段，因此在本文假设叶片的质心在风轮的40%处，即质心距风轮中心L=22m。叶片的质量为m=0.9×10⁴kg,重力加速度为g=9.8m/s²,则三个叶片作用于轮毂的重力及力矩分别为：1.1.3惯性载荷的计算叶片的惯性载荷主要的来源为离心力，由于离心力的方向总是沿叶片向外，所以叶片作用于轮毂上的离心力Fp为：式中m=0.9×10⁴kg,w=1.21rad/s。由公式(1.19)计算可得，轮毂所受的离心力F,=289891.