Анотація: Відповідно до структурних характеристик поворотних підшипників вітрової турбіни, відповідно до геометричного співвідношення між внутрішнім і зовнішнім кільцями після навантаження на підшипник, отримано вираз значення пружного наближення між сталевою кулькою та каналом, а також відносне зміщення втулки невідомий. Система рівняння балансу підшипника встановлюється за допомогою змінних і в поєднанні з конкретним типом підшипника вивчається вплив зміни зазору підшипника, коефіцієнта радіуса кривизни канавки, контактного кута та інших параметрів на несучу здатність. Зазор може зробити підшипник відмінною продуктивністю підшипника; зменшення коефіцієнта радіуса кривизни канавки може підвищити її несучу здатність; коли відносне значення осьового навантаження підшипника є відносно великим, збільшення контактного кута може покращити його несучу здатність.

Для мехатронного обладнання з високими вимогами до надійності, такого як вітрові турбіни, важливість підшипників безсумнівна. Підшипники різних конструктивних форм встановлюються в обертових з’єднаннях або опорних частинах системи кроку, системи повороту, головного вала, коробки передач і генератора вітрової турбіни, серед яких є багато конструктивних форм підшипників у системі кроку або системі повороту. є однорядним чотириточковим контактом кульковий опорно-поворотний підшипник і дворядним чотириточковим контактом кульковий опорно-поворотний підшипник. Він повинен нести спільну дію радіального, осьового навантаження та моменту перекидання одночасно.

У процесі роботи вітрової турбіни різні компоненти установки піддаються аеродинамічним, інерційним, гравітаційним і робочим навантаженням. Для цих навантажень характерні статичні, динамічні, циклічні та перехідні навантаження. , шок і випадковий. На відміну від застосування поворотних підшипників в інших галузях, через високу вартість обслуговування вітрових турбін, підшипники вітрових турбін повинні мати термін служби не менше 20 років. Для опорно-поворотних підшипників вітрової енергії необхідно глибоко розуміти умови їх навантаження, внутрішні механічні характеристики та відповідні закони, що впливають на їх продуктивність відповідно до конкретних умов роботи та вимог до використання, і на цій основі реалізувати оптимальну конструкцію та розумний вибір таких підшипників . .

1 Статичний аналіз

1.1 Стресовий стан

Енергія вітру є джерелом живлення вітрових турбін, вітер є неконтрольованим ресурсом, швидкість і напрямок вітру постійно змінюються. За умов підключення до мережі, окрім обертального руху вітряного ротора, який перетворює електричну енергію, також необхідні рухи по куту та повороту, щоб впоратися зі змінами швидкості та напрямку вітру, щоб вітряна турбіна могла видавати постійну потужність і забезпечувати безпечна експлуатація агрегату. У таблиці 1 наведені основні джерела навантажень на поворотні підшипники вітрових турбін, які змінюються залежно від швидкості вітру, частоти обертання ротора, азимута лопаті тощо; крім того, управління роботою вітряних турбін також матиме навантаження на підшипник. Через низьку швидкість обертання поворотного підшипника вітрової турбіни немає необхідності враховувати динамічні ефекти, викликані рухом, тому потрібен лише статичний аналіз. Фактичне навантаження на підшипник є результатом спільної дії багатьох факторів, які можна розділити на граничне навантаження та навантаження від втоми відповідно до впливу цих навантажень на підшипник.

1.2 Статичне моделювання В аналізі передбачається, що зовнішнє кільце підшипника нерухоме, а радіальне зміщення, осьове зміщення та кутове зміщення внутрішнього кільця під дією спільної дії радіального навантаження Fr, осьового навантаження Fa та моменту перекидання M є відповідно δr, δa і θ, як показано на малюнку 1. В осьовій площині підшипника канал кулькового підшипника з чотириточковим контактом складається з двох дуг; дуга сталевої кульки під навантаженням і внутрішній кільцевий канал і коло на зовнішньому кільцевому каналі в протилежному напрямку. Дуги контактують, і дві контактні точки називаються контактною парою. Тут, коли підшипник несе лише осьове навантаження, контактною парою є контактна пара 1, як показано на малюнку 1, тобто контактна пара, утворена верхньою половиною каналу внутрішнього кільця, нижньою половиною каналу зовнішнього кільця. і сталева куля; Іншою контактною парою є контактна пара 2. Статична модель підшипника встановлюється з одночасним врахуванням сил контактної пари 1 і 2.

Коли внутрішнє кільце зміщується, підшипник навантажується і кут контакту змінюється, а контактна пара — коли сталева кулька знаходиться в положенні ψ. Рівняння 7) — (9) є нелінійною системою рівнянь. Коли задано геометричні параметри підшипника, що відповідають набору Fr, Fa та M, значення невідомих змінних δr, δa та θ можна отримати шляхом розв’язання, а навантаження на сталеву кульку можна додатково розрахувати, і, нарешті, можна розрахувати контактну напругу між сталевою кулькою та каналом і термін служби підшипника.

1.3 Основні параметри опорної поверхні певного типу однорядної поворотно-поворотної конструкції з чотириточковим контактом: Dpw=1900 мм, Dw=42,8625 мм, α=45°, fi=0,525, fe=0,54, Z= 104 . За допомогою описаного вище методу можна розрахувати всі комбінації зовнішніх навантажень Fr, Fa та M, коли допустиме контактне напруження між максимальною сталевою кулькою підшипника та каналом становить 4200 МПа, використовуючи точку (Fr, Fa, M) у трьох розмірна система координат Статичне навантаження, що несе поверхню підшипника, може бути накреслено; у той же час, усі комбінації Fr, Fa та M можна розрахувати, коли номінальний термін служби підшипника становить 30000r, а поверхню підшипника, що несе динамічне навантаження, також можна намалювати, як показано на малюнку 2. Покажіть.

2 Аналіз впливу параметрів підшипника

У процесі проектування підшипників визначення прийнятних структурних параметрів деталей підшипників є основною проблемою, яку необхідно вирішити в проектних роботах. Більшість конструкційних параметрів поворотних опорних частин вітрових турбін мають чітку основу значення, наприклад внутрішній діаметр, зовнішній діаметр, висота підшипника, діаметр центрального кола монтажного отвору, діаметр і кількість монтажного отвору, діаметр сталевої кульки та діаметр ділильної окружності групи кульок тощо. Більшість стандартів стандартизовано. Значення іншої частини структурних параметрів частин підшипника зазвичай базується на досвіді, наприклад, зазор, коефіцієнт радіуса кривизни канавки, контактний кут тощо. Для поворотного підшипника дуже важливо розуміти тенденцію впливу та ступінь зміна цих параметрів на продуктивність підшипника, щоб забезпечити теоретичну основу для значення таких параметрів у конструкції підшипника.

Коли структурні параметри підшипника змінюються, форма і положення відповідної статичної несучої поверхні та динамічної несучої поверхні підшипника також змінюються, а також змінюється несуча здатність. Щоб вивчити зазор підшипника та кривизну канавки, закон впливу контактного кута на несучу здатність, візьміть кілька ділянок поверхні підшипника, що відповідають різним радіальним навантаженням, для порівняльного аналізу та отримайте криві підшипників, що відповідають різним радіальним навантаженням. Відповідні результати показані на малюнках 3-5.