设计与研究
水平轴风力发电机组偏航轴承的建模及
有限元法分析
袁辉
（华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京102206)
Modeling and Finite Element Analysis on Yaw Bearing in the Wind Turbine With
Horizontal Axis
YUANGHui
(School of Energy and Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206,China)
摘要：偏航轴承是决定风电机组运行性能的关键部件之一。首先应用三维建模软件Pro/E建立了外图带齿的偏航轴承的模型，而后在有限元分析软件ANSYS中，对静载荷作用下的轴承外圈轮齿进行分析。分析结果证明了轮齿折断是齿轮传动过程中失效的主要形式之一，也说明了Pro/E软件和 ANSYS软件的结合使用能有效地分析机械系统在载荷作用下的性能。
关键词：偏航轴承；三维建模；有限元分析；静载荷分析
中图分类号：TH133.3 文献标识码：A
文章编号：10012257(2012)01-0014-03
Abstract: Yaw bearing is one of the key com-ponents to determine the performance of wind tur bine, This paper first established the model of yaw bearing with tooth through Pro/E,which is the 3D modeling software. Secondly,the model was im-ported into ANSYS, which is the finite element a nalysis software. The analysis of this model was then carried out under the condition of static load in ANSYS. Finally,the results prove that the bro ken gear teeth is one of failure forms in the process of gear transmission,and show that the combina-tion of Pro/E and ANSYS can effectively testify the performance of mechanical structure with load.
Key words: yaw bearing; finite element analy
sis;3 D modeling;static load analysis 收稿日期：2011-08-15
.14.
引言 0
偏航系统主要由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航传动装置、偏航制动器、偏航计数器和纽缆保护装置等部分组成，可分为外齿形和内齿形2种形式，现在大型风电机组基本都采用外齿形式的偏航系统。偏航轴承是一种专用轴承，现已初步形成标准系列，可参考机械行业标准JB/T10705-2007进行设计或选型。相对普通轴承而言，它的显著特征在于，具有可实现外啮合或内啮合的齿轮轮齿(1。
偏航轴承是保证机舱相对塔架可靠运动的关键构件，且生产技术精度高、难度大，是风机国产化的难点之一[23。首先利用Pro/E软件建立偏航轴承的三维模型，然后在ANSYS软件中对轴承的齿轮传动部分进行静载荷分析，分析结果可为偏航轴承的性能分析和优化设计提供依据，也可为偏航轴承的安全工作提供可靠的理论支持。
偏航轴承的建模及数值分析 1
ANSYS软件然是--款多功能的分析软件，但它的建模功能有限，大多数情况需要从建模类软件中导入，而Pro/E是美国参数技术公司开发的多项技术集成产品，具有强大的建模功能，利用了两者的优势，在Pro/E中建立完偏航轴承的模型后，导人到ANSYS中进行分析[。
在ANSYS产品家族中共有7种结构分析的类型，分别是静力分析、模态分析、谐波分析、瞬态动力分析、显式动力分析和谱分析[4]。静力学分析是计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，它不考虑惯性和阻尼，也不考虑载荷随时间的变化。机械系
《机械与电子》2012(1)