經典案例
  • 有限元分析在機械產品設計的應用
  • 汽車轉向機構有限元分析與優化
  • 風力發電機主軸結構強度分析
  • 發動機連杆的強度分析與結構優化
  • 車輛傳動軸的強度分析與方案改進
  • 摩托車車架的剛度及強度分析
  • 注塑模具機構強度分析及結構優化
  • 變速箱軸鍵強度校核及結構改進
  • 挖掘機鏟鬥有限元計算和強度分析

基於ANSYS的風機輪轂的有限元分析

發布於:2019-09-08 21:47
有限元分析

      風能是可再生能源中發展最快的清潔能源,也是最具有大規模開發和商業化發展前景的可再生能源。積極發展可再生能源,對增加能源供應,調整能源結構,緩解環境汙染,保障能源安全,促進經濟發展,建設和諧社會都起到重要的作用。
      輪轂是將葉片和葉片組固定到轉動軸上的裝置,輪轂和葉片組之間通過變槳軸承連接,和主傳動軸之間通過法蘭連接。它將風輪的力和力矩傳遞到主傳動機構,是風能與動能之間的能量轉化係統。風機葉片旋轉時會產生氣動載荷,同時其慣性力、離心力和重力都會通過葉片根部傳遞至輪轂,加之其自身的重力和結構複雜性,在各種靜載荷和交變載荷的作用下,輪轂與葉片,與法蘭的連接處很容易引起應力集中和疲勞破壞。另外,輪轂連接風機主軸,其重量產生的彎矩通過主軸作用於塔筒,對塔筒的強度和壽命有很重要的影響。因此輪轂作為風電機組的重要組成部件,研究的問題在於如何改善輪轂的結構設計、減輕輪轂的重量對以提高風電機組的整體性能。而難點在於既要通過優化設計減輕了輪轂自重,而且要滿足輪轂材料的強度極限和壽命要求。   
      考慮到輪轂重載荷對整機強度和壽命所帶來的負麵影響,前人做過采用變截麵設計來減輕輪轂重量的優化設計,即通過減少輪轂壁厚的方法達到減輕重量的目的。但該方案沒有進行疲勞壽命分析,並且變截麵設計會增加輪轂的加工難度,因此不宜實施。   
      本文針對前人方案沒有疲勞壽命分析和其加工困難的問題,以減輕輪轂自重為目標,對風機輪轂不僅進行了靜強度有限元分析,也進行了疲勞壽命分析,通過對比分析多個計算結果得到最佳優化方案,優化方案在滿足強度和疲勞壽命要求的前提下,不僅減輕輪轂的自重,而且其最大應力值比未優化之前有所降低。從而提高了主軸、塔筒以及風電機組整體結構的強度性能,同時鑽孔設計簡單易實施,因而更具有實際生產的可行性。
      在對輪轂優化之前,首先要保證其己經滿足強度要求並且有比較大的優化空間,故需對其強度校核。而輪轂是大型鋼結構實體,體積重量大,結構和載荷工況複雜,無法采用簡單的工程算法對其應力應變進行精確的計算校核。有限元方法作為一種數值計算方法,不僅能夠大幅度提高計算精度,而且降低設計與製造成本、節省時間,被廣泛應用在航空、機械等多個工程領域。


                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.kaoshi020.com,轉載請注明出處和相關鏈接!


tag標簽:
------分隔線----------------------------
------分隔線----------------------------