一种风力发电机组轴承刚度计算工具
专利汇可以提供一种风力发电机组轴承刚度计算工具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 风 力 发 电机 组 轴承 刚度 计算工具，区分有：双列球面滚子轴承刚度曲线计算模 块 、 圆柱滚子轴承 刚度曲线计算模块、四点 接触 球轴承刚度曲线计算模块、双列 圆锥滚子轴承 刚度曲线计算模块。双列球面滚子轴承刚度曲线计算模块与圆柱滚子轴承刚度曲线计算模块，采用Hertz的接触理论及实验结果总结的Palmgren接触 变形 公式，以及一维插值积分求解和 牛 顿 迭代 法求解，得到轴承刚度。四点接触球轴承刚度曲线计算模块与双列圆锥滚子轴承刚度曲线计算模块，建立外 载荷 与 滚道 的载荷分布关于 轴承 内圈 相对与 轴承 外圈 的轴向变形、径向变形、弯曲变形的平衡方程，通过Newton-Raphson方程迭代求解，得到轴承的刚度曲线。本发明更好服务于整机系统动力学分析和整机系统 有限元分析 。，下面是一种风力发电机组轴承刚度计算工具专利的具体信息内容。
1.一种风力发电机组轴承刚度计算工具，其特征在于：所述工具为基于Matlab进行开发的计算软件，按轴承结构形式区分有四大模块，分别为双列球面滚子轴承刚度曲线计算模块、圆柱滚子轴承刚度曲线计算模块、四点接触球轴承刚度曲线计算模块、双列圆锥滚子轴承刚度曲线计算模块；其中：
所述双列球面滚子轴承刚度曲线计算模块，根据Hertz的接触理论及实验结果总结的Palmgren接触变形公式，结合变形与负载关系采用一维插值积分求解，通过滚子修形避免滚子在端部处产生应力集中的现象，通过滚子切片方式考虑接触应力的不均匀性，为使得程式快速收敛，采用牛顿迭代法求解求解变形量初值，根据循环迭代求解内圈相对与外圈的变形，得到双列球面滚子轴承刚度，并能够根据不同载荷下双列球面滚子轴承的刚度绘制刚度曲线；
所述圆柱滚子轴承刚度曲线计算模块，根据Hertz的接触理论及实验结果总结的Palmgren接触变形公式，结合变形与负载关系采用一维插值积分求解，通过滚子修形避免滚子在端部处产生应力集中的现象，通过滚子切片方式考虑接触应力的不均匀性，为使得程式快速收敛，采用牛顿迭代法求解求解变形量初值，根据循环迭代求解内圈相对与外圈的变形，得到圆柱滚子轴承刚度，并能够根据不同载荷下圆柱滚子轴承的刚度绘制刚度曲线；
所述四点接触球轴承刚度曲线计算模块，针对双排四点接触球轴承和单排四点接触球轴承，对于这两种结构分别建立外载荷与滚道的载荷分布关于轴承内圈相对与轴承外圈的轴向变形、径向变形，弯曲变形的平衡方程，通过Newton-Raphson方程迭代求解，得到四点接触球轴承刚度，并能够根据不同载荷下四点接触球轴承的刚度绘制刚度曲线；
所述双列圆锥滚子轴承刚度曲线计算模块，建立外载荷与滚道的载荷分布关于轴承内圈相对与轴承外圈的轴向变形、径向变形，弯曲变形的平衡方程，通过Newton-Raphson方程迭代求解，得到双列圆锥滚子轴承刚度，并能够根据不同载荷下双列圆锥滚子轴承的刚度绘制刚度曲线。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组轴承刚度计算工具，其特征在于，所述双列球面滚子轴承刚度曲线计算模块的具体情况如下：
1)原理推导
1.1)载荷与位移原理
根据Hertz的接触理论及实验结果，Palmgren提出接触变形公式：
Q＝Knδn (1.1)
式1.1-1.2中，Q为滚动体与滚道的作用载荷，Kn为滚动体与内外圈总的负荷变形常数，δ为总变形量，n为Palmgren指数，对于滚子轴承取10/9，Ki为滚动体与内滚道的负荷变形常数，Ko为滚动体与外滚道负荷变形常数；
1.2)变形与负荷关系
考虑到理想的圆柱滚子其接触应力也是不均匀的，以及为了避免滚子在端部处产生应力集中的现象，通常滚子采用全凸、对数曲线的形式；因此，采用理想赫兹公式及根据实验结果进行修正也未必能够很好地计算滚子的接触应力，但采用一维插值积分能够有效解决上述问题，具体如下：
全凸滚子：
局部凸滚子：
式1.3-1.4中，cλ为凸度间隙，cmax为滚子与滚道最大凸度间隙，k为切片数，λ为第λ个切片，1≤λ≤k，ls为滚子有效长度，l为滚子总长；
1.3)滚子—滚道载荷与位移关系
根据Palmgren提出以下接触变形公式
考虑到接触区域划分为k个切片，每个切片的宽度为w，接触长度为kw，令q＝Q/l
0.9 0.9 0.1
δ＝1.36η q (kw) (1.6)
将上式重新排列，则得到单位线载q
式1.5-1.7中，δ为滚子与滚道法向接触变形总量，η为滚子与滚道的综合弹性常数，Q为滚子与滚道间载荷，l为滚子的长度；
滚子-滚道总的变形为：
Δj＝δasinα+δrcosαcosψj (1.9)
在不考虑边缘应力的情况下，得每一个切片单位长度的载荷为：
总的滚子载荷为：
式1.8-1.11中，δλj为第j个滚子第λ个切片法向总变形量，Δj为载荷作用下第j个滚子产生法向变形，θ为轴承不同心和倾斜产生的变形，对调心滚子轴承而言，不承受弯曲力矩故等于0，δa为内圈相对与外圈的轴向变形，δr内圈相对与外圈的径向变形，ψj为第j个滚子方位角，w为切片厚度，kj为第j个滚子受载切片的数目，qλj为第j个滚子第λ个切片载荷，Qj为第j个滚子的载荷；
1.4)球面滚子轴承初值求解
对与径向载荷，平衡方程如下：
对与轴向载荷，平衡方程如下：
对于给定游隙和载荷情况下，通过牛顿法求解初值δr，δa；
式1.12-1.15中，Fr为径向载荷，Qmax为最大滚动体载荷，ε为载荷系数，ψ为滚子方位角，δr为轴承内圈相对于外圈的径向变形量，Pd为初始径向游隙，Fa为轴向载荷，δa为轴承内圈相对于外圈的轴向变形量，α为初始接触角，Qj为第j个滚子的载荷；
1.5)球面滚子轴承终值求解
以初值作为输入变量，同时结合由于滚子修形引起的刚度变化，迭代求解得到最终轴向变形量与径向变形量；进而根据不同径向载荷下的变形得到径向刚度曲线，轴向载荷下的变形得到轴向载荷刚度曲线；
2)模块参数的输入输出如下：
模块界面分为五部分：轴承参数输入、计算方法、载荷导入、计算结果以及结果输出；
在轴承参数输入中分别输入滚子总数、滚子直径、滚子长度、滚子球面半径、节圆直径、内滚道半径、外滚到半径、初始变形量、内圈弹性模量、外圈弹性模量、滚子弹性模量、内圈泊松比、外圈泊松比、滚子泊松比、最大凸度、修形保留的有效长度，同时在排数的下拉列表中选择单排滚子还是双排滚子；
在计算方法中输入指数(10/9)、滚子切片数、变形判定量，同时在刚度计算方法中选择Palmgren/ISO16281/Houpert，在滚子修形方法中选择Curvature_All/Curvature_Curve/Lundberg/Reussner/DIN281/Lundberg_AST；
在载荷导入中载入计算刚度曲线所需的载荷谱；
在计算结果显示刚度曲线；
在结果输出中显示详细的计算结果的文件路径；
所述圆柱滚子轴承刚度曲线计算模块的具体情况如下：
1)原理推导
圆柱滚子轴承刚度计算过程中的载荷与位移原理、变形与负荷关系、滚子—滚道载荷与位移关系与上述球面滚子轴承刚度计算原理一致；
由于圆柱滚子轴承仅仅承受径向载荷，故仅仅对径向载荷列平衡方程，如上述1.12-
1.13所示；
同样以初值作为输入变量，同时结合由于滚子修形引起的刚度变化，迭代求解得到最终径向变形量，进而根据不同径向载荷下的变形得到径向刚度曲线；
2)模块参数的输入输出如下：
模块界面分为五部分：轴承参数输入、计算方法、载荷导入、计算结果以及结果输出；
在轴承参数输入中分别输入滚子总数、滚子直径、滚子有效长度、引导挡边间距、滚子总长、套圈内径、套圈外径、初始变形量、内圈弹性模量、外圈弹性模量、滚子弹性模量、内圈泊松比、外圈泊松比、滚子泊松比、最大凸度、修形保留的有效长度，同时在排数的下拉列表中选择单排滚子还是双排滚子；
在计算方法中指数、滚子切片数、变形判定量，同时在刚度计算方法中选择Palmgren/ISO16281/Houpert，在滚子修形方法中选择Curvature_All/Curvature_Curve/Lundberg/Reussner/DIN281/Lundberg_AST；
在载荷导入中载入计算刚度曲线所需的载荷谱；
在计算结果显示刚度曲线；
在结果输出中显示详细的计算结果的文件路径。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组轴承刚度计算工具，其特征在于，所述四点接触球轴承刚度曲线计算模块的具体情况如下：
1)原理推导
1.1)静力学方程求解
四点接触球轴承的受载后几何形变如下：
坐标系采用GL规范中叶根坐标系，假设轴承周边结构具有足够的刚性；外滚道沟渠率中心位置坐标系为xo,yo，内滚道沟渠率中心位置坐标系为xi,yi，轴承外圈固定，内圈相对于外圈产生轴向位移δa、径向位移δr、扭角θ；坐标系位置也由xi,yi转化xi',yi'再到xi”,yi”最后到xi”',yi”'，沟渠率中心距离也由最初的MN变为MN”'；
对于双排滚子轴承，由排距d与转角θ对内外滚道产生0.5dθ变形；
对于单排轴承，不存在排距的影响；
1.2)四点接触球轴承的力学模型与负载分布计算
双排轴承力学平衡方程求解如下：
四个接触对在位置角ψ处的接触力分别表示为Q1ψ、Q2ψ、Q3ψ、Q4ψ，根据Hertz点接触理论，法向接触载荷Qiψ和接触变形δiψ的关系如下：
对于球轴承n取1.5，在角位置ψj处，内圈受到轴向载荷Fa、径向载荷Fr、倾覆力矩M以及钢球对内滚道的接触载荷Qiψ的作用；i为接触对编号，分别为1、2、3、4；节圆直径用dm表示；
以内圈与滚动体为研究对象，内圈在外部载荷和所有滚动体载荷的作用下处于平衡状态，内圈的力学平衡方程如下：
式中，α1ψ、α2ψ、α3ψ、α4ψ分别为四个接触对在位置角ψ处接触角；
上述方程通过Newton Raphson方法进行迭代求解，得到滚道轴承的变形量，进而再根据不同径向载荷下的变形得到径向刚度曲线以及不同轴向载荷下的变形得到轴向载荷刚度曲线；
单排轴承力学平衡方程求解如下：
两个接触对在位置角ψ处的接触力分别表示为Q1ψ、Q2ψ；
单排四点接触球轴承的静力学方程求解原理与上述双排四点接触球轴承的计算原理一致；
故平衡方程为：
2)模块参数的输入输出如下：
模块界面分为四部分：轴承参数输入、载荷导入、计算结果以及结果输出；
在轴承参数输入中分别输入钢球直径、轴承节圆直径、内滚道沟曲率半径系数、外滚到沟曲率半径系数、初始接触角、单排钢球数目、列数，双排滚子间距，若单排则不用输入，游隙、钢球弹性模量、内套圈弹性模量、外套圈弹性模量、内套圈泊松比、外套圈泊松比；
在载荷导入中载入计算刚度曲线所需的载荷谱；
在计算结果显示刚度曲线；
在结果输出中显示详细的计算结果的文件路径；
所述双列圆锥滚子轴承刚度曲线计算模块的情况如下：
1)原理推导
由于双列圆锥滚子轴承刚度大，因此同样采用双排四点接触球轴承的计算方法求解双列圆锥滚子轴承的刚度曲线，仅需要将上述方程(3.1)中的n取10/9；
2)模块参数的输入输出如下：
模块界面分为四部分：轴承参数输入、载荷导入、计算结果以及结果输出；
在轴承参数输入中分别输入滚子总数、滚子直径、节圆直径、滚子与滚道接触角、滚道之间的轴向间距、径向游隙、滚子有效长度；
在载荷导入中载入计算刚度曲线所需的载荷谱；
在计算结果显示刚度曲线；
在结果输出中显示详细的计算结果的文件路径。
一种风力发电机组轴承刚度计算工具
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 铝电解电容器及其封口橡胶 | 2020-12-18 | 1 |
| 一种能够准确测定聚合物水泥防水涂料拉伸性能的方法 | 2023-10-15 | 2 |
| 摇篮式转台刹车装置防掉落用液压保压单元及其工作方法 | 2021-08-15 | 0 |
| 一种电池系统及其控制方法 | 2020-11-22 | 1 |
| 一种四驱混合动力汽车热管理系统及其控制方法 | 2023-03-14 | 2 |
| 大数据的设备能效控制方法 | 2020-12-16 | 2 |
| 一种柔性交直流配电台区及其调度控制策略 | 2021-02-03 | 1 |
| 具有PHM功能的可并联配置的智能低边功率开关 | 2022-05-23 | 2 |
| 一种电荷泵式双节锂电池充电电路 | 2021-03-03 | 1 |
| 智能的三相负荷不平衡智能调节系统及其无线通信装置 | 2022-12-22 | 1 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
