MW级风力发电机轮毂强度分析

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1、第30卷第1期沈阳工业大学学报Vol30No12008年2月JournalofShenyangUniversityofTechnologyFeb2008文章编号:1000-1646(2008)01-0046-04MW级风力发电机轮毂强度分析孙传宗,姚兴佳,单光坤,陈雷,金嘉琦(沈阳工业大学风能技术研究所,沈阳110023)摘要:轮毂是风力发电机中连接主轴和叶片的关键部件,承担抵抗风载、传递转矩的作用,对轮毂进行精确的强度分析尤为重要.采用联合分析的方法,利用BLADE风机分析软件和ANSYS有限元分析软件对SUT-1000型风机轮毂进行了强

2、度计算,依据IEC风况标准得到了轮毂极限载荷,采用了MPC多点约束单元技术对结构作了等效简化处理,对连接螺栓进行了强度校核.分析结果表明:该轮毂及螺栓满足设计要求,经样机运行验证,该方法能够准确地反映轮毂受力情况,与理论估算相比具有计算精确、轮毂结构布局合理、重量轻等优点.关键词:风力发电机组;轮毂;螺栓;有限元;静强度中图分类号:TM614文献标志码:AStrengthanalysisofMWwindturbinehubSUNChuan-zong,YAOXing-jia,SHANGuang-kun,CHENLei,JINJia-qi(WindEnergyInstit

3、ute,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China)Abstract:Hubisakeycomponentlinkingprincipalaxiswithvaneinwindturbines,bearingwindloadanddeliveringtorsion.Therefore,itisimportanttoanalyzeaccuratelystrengthofthehub.ThestressdistributionofthehubintheSUT-1000windturbinewascalculatedusing

4、BLADEandANSYSsoftware.TheultimateloadsofthehubwereobtainedbasedonIECstandardandanequivalentmodelwasbuiltbymultipointconstraintelementsandequivalentsimplifiedtechnologyinanalysis.Thestressoftheboltwasalsochecked.Theanalysisresultsindicatethatthehubandboltssatisfytechnicalrequirements.Experime

5、ntalresultsshowthattheproposedschemeisvalidandhastheadvantagesofpreciselyoptimizingstructureandlightweightcomparedwiththeoreticalmethod.Keywords:windturbine;hub;bolt;FEA;staticstressANSYS作为一种强大的有限元分析软件,已时仿真器,模拟出风力机在各种不同的运行情况广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、船舶等各下叶片及轮毂的动态性能,进而筛选出载荷计算[1]个领域,是现代设计中必不可少的工具;报

6、告中的极限值作为应力初始值,对沈阳工业大BLADE是GarradHassanandPartnersLimited公学研制的1MW级风力发电机的轮毂进行有限元司研制的一款风力机大型设计软件,这套软件可分析,获得了比较好的效果,同时缩短了设计周以对风力机设计中的各个部分,包括叶片翼型选期,降低了设计费用.择与设计计算、传动链的配置形式、控制方式的选择、载荷的计算、疲劳分析等进行有效的计算与验1结构及载荷简介证,是目前不可多得的功能较丰富的风力机设计软件[2].本文基于ANSYS强大的分析功能,通过本文以1MW机型SUT-1000的轮毂部分为研究对象,分析轮毂的强度及轮毂与叶片间连

7、接BLADE软件在计算机上建立风力机的数字化实收稿日期:2006-07-03.基金项目:国家863计划资助项目(2005AA512020).作者简介:孙传宗(1982-),男,黑龙江大庆人,硕士,主要从事风力发电机等方面的研究.第6期孙传宗,等:MW级风力发电机轮毂强度分析47[3]螺栓的强度校核,结构形式与载荷坐标系见图1,轮毂构型见图2.图1风力发电机组结构与坐标系图3轮毂BLADE模型Fig3BLADEmodelofhubFig1WECstructureandcoor

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1、第30卷第1期沈阳工业大学学报Vol30No12008年2月JournalofShenyangUniversityofTechnologyFeb2008文章编号:1000-1646(2008)01-0046-04MW级风力发电机轮毂强度分析孙传宗,姚兴佳,单光坤,陈雷,金嘉琦(沈阳工业大学风能技术研究所,沈阳110023)摘要:轮毂是风力发电机中连接主轴和叶片的关键部件,承担抵抗风载、传递转矩的作用,对轮毂进行精确的强度分析尤为重要.采用联合分析的方法,利用BLADE风机分析软件和ANSYS有限元分析软件对SUT-1000型风机轮毂进行了强

2、度计算,依据IEC风况标准得到了轮毂极限载荷,采用了MPC多点约束单元技术对结构作了等效简化处理,对连接螺栓进行了强度校核.分析结果表明:该轮毂及螺栓满足设计要求,经样机运行验证,该方法能够准确地反映轮毂受力情况,与理论估算相比具有计算精确、轮毂结构布局合理、重量轻等优点.关键词:风力发电机组;轮毂;螺栓;有限元;静强度中图分类号:TM614文献标志码:AStrengthanalysisofMWwindturbinehubSUNChuan-zong,YAOXing-jia,SHANGuang-kun,CHENLei,JINJia-qi(WindEnergyInstit

3、ute,ShenyangUniversityofTechnology,Shenyang110023,China)Abstract:Hubisakeycomponentlinkingprincipalaxiswithvaneinwindturbines,bearingwindloadanddeliveringtorsion.Therefore,itisimportanttoanalyzeaccuratelystrengthofthehub.ThestressdistributionofthehubintheSUT-1000windturbinewascalculatedusing

4、BLADEandANSYSsoftware.TheultimateloadsofthehubwereobtainedbasedonIECstandardandanequivalentmodelwasbuiltbymultipointconstraintelementsandequivalentsimplifiedtechnologyinanalysis.Thestressoftheboltwasalsochecked.Theanalysisresultsindicatethatthehubandboltssatisfytechnicalrequirements.Experime

5、ntalresultsshowthattheproposedschemeisvalidandhastheadvantagesofpreciselyoptimizingstructureandlightweightcomparedwiththeoreticalmethod.Keywords:windturbine;hub;bolt;FEA;staticstressANSYS作为一种强大的有限元分析软件,已时仿真器,模拟出风力机在各种不同的运行情况广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、船舶等各下叶片及轮毂的动态性能,进而筛选出载荷计算[1]个领域,是现代设计中必不可少的工具;报

6、告中的极限值作为应力初始值,对沈阳工业大BLADE是GarradHassanandPartnersLimited公学研制的1MW级风力发电机的轮毂进行有限元司研制的一款风力机大型设计软件,这套软件可分析,获得了比较好的效果,同时缩短了设计周以对风力机设计中的各个部分,包括叶片翼型选期,降低了设计费用.择与设计计算、传动链的配置形式、控制方式的选择、载荷的计算、疲劳分析等进行有效的计算与验1结构及载荷简介证,是目前不可多得的功能较丰富的风力机设计软件[2].本文基于ANSYS强大的分析功能,通过本文以1MW机型SUT-1000的轮毂部分为研究对象,分析轮毂的强度及轮毂与叶片间连

7、接BLADE软件在计算机上建立风力机的数字化实收稿日期:2006-07-03.基金项目:国家863计划资助项目(2005AA512020).作者简介:孙传宗(1982-),男,黑龙江大庆人,硕士,主要从事风力发电机等方面的研究.第6期孙传宗,等:MW级风力发电机轮毂强度分析47[3]螺栓的强度校核,结构形式与载荷坐标系见图1,轮毂构型见图2.图1风力发电机组结构与坐标系图3轮毂BLADE模型Fig3BLADEmodelofhubFig1WECstructureandcoor

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