ISSN10003762 CN41 1148/TH
轴承2017年3期 Bearing 2017, No. 3
产品设计与应用
14,13
D0I:10. 19533/j. issn1000 3762.2017.03.001
安装螺栓对风电变浆轴承套圈结构变形的影响
姜迪，季云峰
（河南科技大学机电工程学院，河南
洛阳471003）
摘要：风电变桨轴承的安装方式不同于传统辅承，在受载时，套圈存在结构变形。采用非线性弹簧替代球与沟道的接触，梁单元替代轮毅与变浆轴承以及叶片与变桨轴承之间的安装螺栓，建立有限元模型，计算轴承的载荷分布，并与传统计算方法对比，验证了有限元模型的正确性：同时讨论了螺栓预紧力及螺栓个数对变桨轴承套圈结构变形的影响。结果表明：套圈存在径向平面内的弯曲变形以及轴承截面的扭转变形，随预紧力降低，
螺栓个数的减小，轴承套圈径向平面内的弯曲和截面扭转越来越显著。关键词：风电变桨轴承；有限元分析；载荷分布；螺栓；预紧力；套圈；变形
中图分类号：TH133.33
文献标志码：B
文章编号：10003762(2017)03000104
EffectsonDeformationofWindTurbinePitchBearingRingsby
MountingBolts Jiang Di, Li Yunfeng
(School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science & Technology, Luoyang 471003, China)
Abstract: Methods for mounting the wind turbine pitch bearings are different from methods used in mounting traditional bearings. The ring has some deformations under load. A FE model is established by using nonlinear spring to replace the contact between balls and raceway and by using beam elements to replace the mounting bolts between the hubs and the wind turbine pitch bearing as well as bolts between the blades and the wind turbine pitch bearing. The correctness of the FE model is verified through comparing load distribution results with results from traditional methods. The effects of pretension and bolt number on the deformation of wind turbine pitch bearing ring are discussed. The results show that there are radial bending and a torsional deformation in ring cross sections, With the decrease of pre tightening force of bolts and the number of the bolts, the bending and the torsional deformations become more prominent.
Key words: wind turbine pitch bearing; finite element analysis; load distribution; bolt; preload; ring; deformation
变桨轴承是风力发电机组变桨控制系统的核心部件，变桨轴承的研究对提高风电机组的可靠性具有重要意义[1]。变桨轴承承受轴向力、径向力以及倾覆力矩，由于风速风向的变化，变桨轴承在工作中又会受到频繁的冲击载荷和振动[2]。
国内外学者对变桨轴承进行了大量研究。文
献[3=41分析了设计参数对风电转盘轴承承载能力的影响，并单独分析了游隙对单排四点接触
收稿日期：2016-06-29；修回日期：2016-09-18 基金项目：国家自然科学基金项目(51475144)
作者简介：姜迪（1991一），女，河南洛阳人，硕士研究生，主要研究方向为机械CAE，E-mail：jiangdi0012@163.com；李云峰(1973一），男，副教投，主要研究方向为滚动轴承的设计理论、性能分析与应用，E-mail：liyunfeng@haust.edu.cn
万方数据
球轴承载荷分布的影响。文献[5-9]分析了负游隙下单排四点接触球转盘轴承内、外圈尺寸的变化及轴承的载荷分布，并讨论了运动过程中的载荷分布，给出了负游隙双排四点接触球轴承接触载荷分布的计算模型及轴承承载曲线的精确计算方法。但上述分析均将套圈视为刚性体，没有考虑安装结构和螺栓的影响。
利用有限元法可以解决刚性套圈理论，文献
[10-12建立单排四点接触球转盘轴承的有限元模型时，将球简化为沟曲率中心之间的非线性拉伸弹簧，并用梁单元将曲率中心与沟道上的壳单元耦合，求解出了各球的载荷分布和接触角，分析了支承结构对接触角和变形量的影响。文献[13] 利用有限元模型分析单排四点接触球转盘轴承的