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兆瓦级风电机组变桨轴承集油瓶不集脂问题的研究

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中国科技期刊数据库工业A 2025年第1期 070-074页

作者：张成龙明亮国华(哈密)新能源有限公司新疆哈密839000

针对兆瓦级风电机组变桨轴承集油瓶不集脂问题开展了研究,通过实验和理论分析了变桨轴承在润滑过程中的影响因素,润滑脂的剪切应力受温度影响较大,温度升高剪切速率增大,润滑脂流速增大,同时润滑脂的流速与管道半径有道,不同半径管道处... 详细信息

针对兆瓦级风电机组变桨轴承集油瓶不集脂问题开展了研究,通过实验和理论分析了变桨轴承在润滑过程中的影响因素,润滑脂的剪切应力受温度影响较大,温度升高剪切速率增大,润滑脂流速增大,同时润滑脂的流速与管道半径有道,不同半径管道处其流速各不相等。变桨轴承集油瓶不集脂主要是变桨轴承密封圈存在漏油现象、润滑脂注油量及注油频率不足,以及润滑油脂出现结块现象。针对集油瓶不集脂问题,提出了要严格按照规范注油脂,选用综合性能较好的密封,并且选择合适的变桨轴承的润滑油脂等措施,保证润滑脂在输送管路中处于稳定的流动状态,研究变桨轴承集油瓶不集脂问题为实际的工程应用中有一定的借鉴作用。

关键词：风电机组变桨轴承润滑脂集油瓶

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考虑安装结构的风电变桨轴承有限元分析

太阳能学报 2019年第7期40卷 2021-2027页

作者：李云峰姜迪宋磊河南科技大学机电工程学院洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471003

为减小风电变桨轴承及其安装结构有限元分析的庞大计算规模,提出一种针对该装配体的等效有限元建模方法。采用连接两滚道沟曲率中心之间的非线性拉伸弹簧单元替代钢球,并将弹簧单元的节点直接与滚道面上的节点进行耦合;采用梁单元替代... 详细信息

为减小风电变桨轴承及其安装结构有限元分析的庞大计算规模,提出一种针对该装配体的等效有限元建模方法。采用连接两滚道沟曲率中心之间的非线性拉伸弹簧单元替代钢球,并将弹簧单元的节点直接与滚道面上的节点进行耦合;采用梁单元替代变桨轴承套圈与安装结构之间的螺栓联接。这样可避免大量的非线性接触运算,并显著减小有限元分析的计算规模。结果表明,在外部联合载荷的作用下,风电变桨轴承的内圈产生轴向平面内的翘曲变形和径向平面内的椭圆变形。这些变形导致钢球载荷分布曲线偏离传统刚性套圈假设下得到的正弦分布曲线,并在内圈椭圆变形的长轴位置存在四点接触受载的钢球。在有限元分析的基础上进一步计算风电变桨轴承的安全系数,为该轴承的正确选型提供了理论依据。

关键词：风电机组变桨轴承载荷分布有限元分析弹簧单元

变桨轴承用42CrMo钢疲劳裂纹扩展试验及螺栓孔裂纹扩展特性研究

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塑性工程学报 2024年第9期31卷 197-206页

作者：张洪伟吉康康曹钢苗学林张家麒北京石油化工学院机械工程学院北京102617

以风电变桨轴承用材料42CrMo钢为基础,从轴承应力集中部位取紧凑拉伸试样(CT试件),在不同载荷和应力比条件下进行CT试件的疲劳裂纹扩展试验,对裂纹扩展过程进行Paris疲劳裂纹扩展模型的数据拟合,由试验数据拟合得到Paris模型参数C和m;利... 详细信息

以风电变桨轴承用材料42CrMo钢为基础,从轴承应力集中部位取紧凑拉伸试样(CT试件),在不同载荷和应力比条件下进行CT试件的疲劳裂纹扩展试验,对裂纹扩展过程进行Paris疲劳裂纹扩展模型的数据拟合,由试验数据拟合得到Paris模型参数C和m;利用ABAQUS与FRANC3D软件联合仿真,将试验与仿真得到的不同应力比和不同载荷下的循环次数与裂纹长度进行对比,两者的吻合度较高。通过对风电变桨轴承危险部位进行建模,建立变桨轴承螺栓孔子模型,在危险部位建立初始裂纹进行疲劳裂纹扩展数值模拟,研究不同长深比以及不同角度的疲劳裂纹的扩展规律,结果表明:随着长深比a/b的增大,在裂纹增长同样长度的情况下,所需循环次数减小,初始裂纹形状及角度均对裂纹扩展规律有较大影响。

关键词：变桨轴承疲劳裂纹扩展应力强度因子螺栓孔有限元

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基于AE与STFT的变桨轴承裂纹诊断研究

振动．测试与诊断 2021年第2期41卷 299-303,412页

作者：李婷付德义薛扬中国电力科学研究院有限公司新能源研究中心北京100192 中国电力科学研究院有限公司新能源与储能运行控制国家重点实验室北京100192

由于变桨轴承不完全转动的工作特殊性,基于振动或应变等常规监测手段难以奏效,为此提出一种基于声发射(acoustic emission,简称AE)技术监测方法获取信号,并采用短时傅里叶方法(short time Fourier transform,简称STFT)进行分析诊断的方... 详细信息

由于变桨轴承不完全转动的工作特殊性,基于振动或应变等常规监测手段难以奏效,为此提出一种基于声发射(acoustic emission,简称AE)技术监测方法获取信号,并采用短时傅里叶方法(short time Fourier transform,简称STFT)进行分析诊断的方法。首先,研究了AE技术的信号采集方法,推导了STFT的原理及过程,并在某风电机组变桨轴承上进行实验验证;其次,先后在时域、频域及时频域对有裂纹数据和无裂纹数据进行对比,发现时频域基于STFT分析方法可以有效发现裂纹;最后,通过新的裂纹数据进行验证,可以确认裂纹特征。结果表明:AE信号能较好地获取变桨轴承的状态信息,STFT分析方法可以较好地识别裂纹故障,较少受工况或其他因素的影响,有较高的实用价值。

关键词：声发射技术短时傅里叶变桨轴承裂纹诊断风电机组

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基于柔性套圈风电变桨轴承滚道力学特性分析

太阳能学报 2021年第7期42卷 408-415页

作者：李德水张广兴刘卫王磊明阳智慧能源集团股份公司中山528437

为真实反映风电机组变桨轴承的运转情况,基于柔性套圈理论建立联合载荷作用下的变桨轴承分析模型,并采用Newton-Raphson优化迭代方法对柔性套圈模型进行求解,可得到初始接触角、沟曲率半径系数和游隙变化下的接触力及接触应力的分布规律... 详细信息

为真实反映风电机组变桨轴承的运转情况,基于柔性套圈理论建立联合载荷作用下的变桨轴承分析模型,并采用Newton-Raphson优化迭代方法对柔性套圈模型进行求解,可得到初始接触角、沟曲率半径系数和游隙变化下的接触力及接触应力的分布规律,并在此基础上进一步求解及分析滚道硬化层深度及分布规律。

关键词：变桨轴承双排四点接触 Newton-Raphson方法柔性套圈硬化层深度

OVME结合SMHD的风电机组变桨轴承损伤识别

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动力工程学报 2023年第8期43卷 1039-1046页

作者：唐贵基薛贵王晓龙华北电力大学机械工程系河北保定071003 华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室河北保定071003

针对风电机组变桨轴承的损伤识别问题,提出一种优化变分模态提取结合稀疏最大谐波噪声比解卷积的新颖损伤识别方法,旨在从复合信号中提取特定信号分量。首先,以能量特征指标为适应度函数,利用白鲨优化算法对变分模态提取算法的最优影响... 详细信息

针对风电机组变桨轴承的损伤识别问题,提出一种优化变分模态提取结合稀疏最大谐波噪声比解卷积的新颖损伤识别方法,旨在从复合信号中提取特定信号分量。首先,以能量特征指标为适应度函数,利用白鲨优化算法对变分模态提取算法的最优影响参数组合进行搜索,确定变分模态提取的平衡因子和中心频率的最优值;其次,利用变分模态提取从振动信号中提取特定信号分量,并对提取的信号分量进行稀疏最大谐波噪声比解卷积处理,提高信号的信噪比,得到解卷积信号;最后,对解卷积信号进行包络谱分析,从中提取轴承损伤特征频率。结果表明:该方法能准确识别风电机组变桨轴承的损伤特征,具有一定的实际工程参考价值。

关键词：风电机组变桨轴承损伤识别白鲨优化变分模态提取稀疏最大谐波噪声比解卷积

基于多元精细复合多尺度波动散布熵和累积欧氏距离矩阵测度的风电机组变桨轴承退化状态评估

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动力工程学报 2024年第5期44卷 782-791页

作者：王晓龙李英晟付锐棋何玉灵华北电力大学机械工程系河北保定071000 华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室河北保定071000

针对风电机组变桨轴承服役过程环境噪声干扰严重、退化状态评估精度低的问题,提出一种基于多元精细复合多尺度波动散布熵和累积欧氏距离矩阵测度的退化状态评估模型。该模型将监测数据状态特征获取过程由单通道拓展为多通道进行,通过提... 详细信息

针对风电机组变桨轴承服役过程环境噪声干扰严重、退化状态评估精度低的问题,提出一种基于多元精细复合多尺度波动散布熵和累积欧氏距离矩阵测度的退化状态评估模型。该模型将监测数据状态特征获取过程由单通道拓展为多通道进行,通过提出的多元精细复合多尺度波动散布熵算法来获取多通道监测数据的多尺度状态特征,并将累积和检验算法与欧氏距离矩阵测度方法相结合,用于定量衡量基准样本与待分析样本间的差异,从而实现变桨轴承退化状态评估。风电机组变桨轴承全寿命周期加速疲劳实验验证结果表明:该模型能够及时捕捉到变桨轴承的初始退化时刻并且准确跟踪整个退化过程。

关键词：风电机组变桨轴承退化状态评估多元精细复合多尺度波动散布熵累积欧氏距离矩阵测度

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变桨轴承滚道应力分析与裂纹扩展特性研究

变桨轴承滚道应力分析与裂纹扩展特性研究

作者：黄宗萍重庆大学

学位级别：硕士

变桨轴承是风力发电机组关键核心部件,运行中滚道产生的早期裂纹继续扩展有可能出现风机振动剧烈、叶片掉落等严重安全事故是大型风电机组变桨轴承设计需要解决的关键问题。以MW级变桨轴承为研究对象,综合应用非线性有限元分析技术和断... 详细信息

变桨轴承是风力发电机组关键核心部件,运行中滚道产生的早期裂纹继续扩展有可能出现风机振动剧烈、叶片掉落等严重安全事故是大型风电机组变桨轴承设计需要解决的关键问题。以MW级变桨轴承为研究对象,综合应用非线性有限元分析技术和断裂力学理论,开展变桨轴承运行中滚道的应力分析,以及研究裂纹扩展特性具有重要的意义。论文具体研究内容如下:首先,应用非线性弹簧单元等效轴承接触和梁杆单元等效螺栓连接建立变桨轴承整体模型,计算考虑螺栓预紧力的滚道载荷、接触角和椭圆截断角的分布情况,并将其作为子模型的边界条件来分析滚道应力特性。结果显示:较大的椭圆截断使得各项应力陡然增大并集中在滚道边缘,使得该处接触疲劳失效风险提高。然后,在滚道边缘位置插入角裂纹和侧面裂纹两种形式的三维裂纹,基于相互作用积分法分离裂纹前沿的三种类型应力强度因子,分析轴承滚动模式下裂纹前沿应力强度因子的变化,数值结果表明,裂纹在轴承滚动接触载荷下的扩展行为以剪切模式为主。同时,还探究了不同裂纹初始倾斜角、半径、长宽比、深度对应力强度因子的影响。最后,应用Paris公式和最大切应力扩展准则进行裂纹疲劳扩展分析,应用进阶网格划分算法和多项式拟合计算三维裂纹前沿的扩展特性,探究了不同初始倾斜角和不同深度裂纹的疲劳扩展路径和寿命。结果表明,小倾斜角裂纹倾向使轴承滚道材料剥落,大倾斜角裂纹倾向使滚道断裂,深度较大的裂纹则处于比较安全的状态,这为变桨轴承检修提供了指导。

关键词：变桨轴承应力分析应力强度因子裂纹疲劳扩展

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变桨轴承载荷分布分析

轴承 2010年第1期 1-4,9页

作者：陈龙赵联春夏新涛邱明河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 上海斐赛轴承有限公司上海201100

针对变桨轴承采用负游隙的应用条件,分析了该条件下单排四点接触球转盘轴承内、外圈尺寸的变化及该轴承的载荷分布,建立了负游隙条件下空载时套圈变形方程与联合载荷作用下载荷分布方程,并讨论了该轴承运动过程中的载荷分布状态。

关键词：变桨轴承转盘轴承风力发电机负游隙载荷分布