大型风力发电机组主轴载荷分析及疲劳寿命研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。1谚一论文件者签名：二塑!芝主里丝日期：221里!么，乏关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论

2、文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：蛊2弛日期：五屹占：Z导师躲丝壹丝日期．型笙：丝：Z万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文大型风力发电机组主轴载荷分析及疲劳寿命研究摘要风力发电机的装机容量逐年增加，装机尺寸逐年增大，也随之带来了成本升高、故障频发等很多问题。风能产品的制造技术也面临着巨大的挑战，整机建模、零部件载荷分析显得尤为重要。本文以2MW风力发电机为例进行整机建模并对其主轴进行载荷特性及疲劳寿命方面的研究。本文介绍了风力发

3、电机基本工作原理，论述风力发电机气动特性分析理论叶素动量理论，讨论了风轮的切向及轴向诱导因子，得出该因子对风力发电机的尺寸结构参数、空气动力特性与风轮载荷存在的一些影响。通过专业风力发电机分析软件S4WT建立大型风力发电机整机结构分析模型。根据IEC61400-I标准建立风力发电机主轴载荷分析工况，结合叶素动量理论计算主轴在不同风况及工况下力与力矩载荷，得出风力发电机关键零部件的载荷确定方法，即建立叶片、叶根、轮毂及塔架坐标系，并将各坐标系上载荷叠加可得，得到了风力发电机主轴载荷的动态响应曲线，直观的描述了主轴不同工况以及风况下的载荷特性。

4、在pro／e中建立主轴三维模型，通过有限元分析软件ANSYS进行网格划分、有限元分析，得到了主轴在不同风速下的应力变化及极限值，得到的应力极限值产生处与现实中主轴疲劳破坏处相吻合。基于线性疲劳累计损伤理论中最典型的理论Palmgren—Miner理论结合风场、主轴材料性能数据进行主轴疲劳寿命估算，并通过实例验证估算方法安全可靠，满足风力发电机主轴20年的设计安万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文全寿命要求。关键词：风力发电机，主轴，载荷，疲劳寿命万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文LOADANAI』ySISANDf1ATIGUELIFE

5、RESEARCHOFTHEMAINSHAFTOFWINDT【爪BINEABSTRACTThedevelopmentofhumansocietyisinseparablefromtheenergy．Especiallyaftertheoilcrisisin1973，theemergenceofhigh—qualityenergyandadvancedenergytechnologiesareparticularlyimportant．Nowadays，thewindpowertechnologyhasgainedthesharperfocus

6、，whichresultsinitsrapiddevelopment．However,withtheincreasingofsizeandinstalledcapacityofwindturbinesyearbyyear,manyproblemshavebeenrevealed，suchashighercosts，failure—prone，andSOon．Inaddition，themanufacturingtechnologiesofwindenergyproductsalsomeetenormouschallenges．Therefo

7、re，thesolutionsoftheseproblemscouldnotonlyreducethemanufacturingcostofwindturbinesbutalsoincreasethereliabilityofeachofitskeycomponents．Moreover,thereisstillatechnologicalgapbetweenChina’Swindturbinemanufacturinganddevelopedcountries’，suchasmodelingforthewholeturbine，analy

8、zingfortheloadcomponents，andotheraspects．Inthispaper，experimentsareconductedona2MWwindtur