風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐的研制

　　摘要：本文從風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐的研發(fā)意義出發(fā)，詳細(xì)闡述了風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐的有限元分析、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及檢驗(yàn)，對(duì)今后研發(fā)和實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐規(guī)�；�和系列化有著重要的指導(dǎo)意義。

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)艙罩;有限元分析;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著能源與環(huán)境問(wèn)題的日益突出，世界各國(guó)正在把更多目光投向可再生能源，其中風(fēng)能因其自身優(yōu)勢(shì)，作為可再生能源具有巨大蘊(yùn)藏量、可再生、分布廣、無(wú)污染的特性，成為全球普遍歡迎的清潔能源，因而風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到了快速的發(fā)展，然風(fēng)力發(fā)電機(jī)需多連接件相應(yīng)的進(jìn)行了研制開發(fā)，彈性支撐作為齒輪箱和主機(jī)架之間、發(fā)電機(jī)和金屬底架之間的阻尼元件，其主要作用是吸收變形和減少應(yīng)力、減弱結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞。需特別指出，發(fā)電機(jī)彈性支撐要具備發(fā)電機(jī)安裝位置的調(diào)整功能，以確保驅(qū)動(dòng)鏈對(duì)中，減少附加載荷。本文以2.0MW風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐作為設(shè)計(jì)對(duì)象，通過(guò)限元分析、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及檢驗(yàn)等詳細(xì)闡述了風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐的研制過(guò)程。

　　風(fēng)電方向評(píng)職知識(shí)：風(fēng)電技術(shù)應(yīng)用論文發(fā)表方法

　　一.風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐的應(yīng)用條件

　　1.應(yīng)用環(huán)境(1) 運(yùn)行環(huán)境溫度：-30℃～+40℃工作,生存溫度范圍-40～+50℃工作外(2) 最大濕度：<95%，短時(shí)100%;平均濕度50%。(3)特殊環(huán)境：有風(fēng)、沙、雨、雪天氣、偶有鹽霧、酸雨、沙塵暴等現(xiàn)象;2.產(chǎn)品作用：吸收變形和減少應(yīng)力、減弱結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞要具備發(fā)電機(jī)安裝位置的調(diào)整功能，以確保驅(qū)動(dòng)鏈對(duì)中，減少附加載荷。3.產(chǎn)品性能:(1) 產(chǎn)品垂向(徑向)剛度10×(1±15%)kN/mm; (2)高低溫試驗(yàn)產(chǎn)品靜態(tài)剛度變化率≤5%;(3)疲勞試驗(yàn)后靜態(tài)垂向剛度10×(1±15%)kN/mm.

　　二.風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐有限元分析

　　2.1 材料屬性

　　表1金屬材料屬性表

　　材料

　　模量

　　泊松比

　　Q235

　　210GPa

　　0.3

　　表2橡膠材料屬性表

　　材料

　　C10

　　C01

　　63°sha

　　0.45

　　0.13

　　2.2 建模、邊界條件設(shè)置、網(wǎng)格劃分

　　本有限元分析運(yùn)用ABAQUS軟件進(jìn)行計(jì)算。本文分析中所采用的單位系統(tǒng)為SI(mm)，即mm、N、MPa，此報(bào)告文字及圖片中出現(xiàn)的任何數(shù)字，如果未注明，都采用此單位系統(tǒng)。

　　底面固定，上蓋頂面中心位置加載集中載荷120kN

　　2.3分析結(jié)果

　　垂向載荷0~120kN間的垂向剛度為11.2N/mm。

　　金屬最大應(yīng)力為167.8MPa，上蓋最大應(yīng)力為149.1MPa，隔板最大應(yīng)力為167.8MPa，底板最大應(yīng)力為152.4MPa。

　　橡膠最大應(yīng)力為24.2MPa，最大應(yīng)變?yōu)?.52，應(yīng)力應(yīng)變最大位置位于橡膠與外隔板小端外部接觸位置。

　　2.4結(jié)論

　　發(fā)電機(jī)彈性支撐55度膠料硬度計(jì)算的垂向剛度符合設(shè)計(jì)要求，金屬最大應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度，滿足要求。

　　3、風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐試制

　　3.1模具開發(fā)

　　模具開發(fā)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐制作生產(chǎn)的第一步，而模具分模及起模方的合理性，是確保制造和脫模順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)模具制作的合理性，重點(diǎn)需要解決好以下幾點(diǎn)：

　　模具必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受模壓等求壓力;

　　模具有良好的保壓的性能;

　　模具具有良好的開模性能;

　　模具具有一定的重復(fù)使用率。

　　3.2產(chǎn)品成型工藝

　　鐵件前處理 煉膠 硫化 起模鐵件前處理包括S鐵件除銹，涂膠黏劑等;

　　煉膠是指將原生態(tài)膠加上炭黑、硫磺、白炭黑等在煉膠上進(jìn)行混制，達(dá)到所需的硬度及性能。

　　硫化是要確保上下模的溫度，一般上下模溫度控制在120℃—150℃，硫化時(shí)間為30min—50min。

　　3.3產(chǎn)品修整

　　對(duì)起模后的產(chǎn)品用美工刀等工具進(jìn)行修邊等處理，檢查硫化橡膠表面是否有裂痕等異�，F(xiàn)象，對(duì)修整完的產(chǎn)品放到25℃的恒溫室進(jìn)行恒溫24H，等待進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

　　4、風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐試驗(yàn)

　　4.1靜態(tài)試驗(yàn)

　　將產(chǎn)品置于標(biāo)準(zhǔn)溫度(23±2)℃下，恒溫24h;

　　測(cè)量并試驗(yàn)記錄產(chǎn)品自由高;

　　預(yù)加載0～120kN停3分鐘后，以20mm/min加載0～120kN

　　記錄正式加載過(guò)程的載荷-位移曲線，并計(jì)算0～25kN間的割線剛度，要求為10X(1±15%)KN/mm。

　　4.2高低溫試驗(yàn)

　　驗(yàn)方法:靜態(tài)垂向剛度試驗(yàn)完成后;將產(chǎn)品放置高低溫箱中，在-25℃環(huán)境恒溫24h后取出垂向靜剛度試驗(yàn)(30分鐘內(nèi))，記錄產(chǎn)品自由高和(0～35)kN間割線剛度并計(jì)算剛度變化率。在+50℃環(huán)境恒溫24h后取出做垂向靜剛度試驗(yàn)(30分鐘內(nèi))，記錄產(chǎn)品(0～35)kN間割線剛度并計(jì)算剛度變化率。

　　試驗(yàn)結(jié)果：

　　試驗(yàn)溫度

　　靜態(tài)垂向剛度

　　試驗(yàn)剛度

　　剛度變化率

　　判定

　　-25℃

　　9.5KN/mm

　　9.7KN/mm

　　2.1%

　　合格

　　+50℃

　　9.5KN/mm

　　9.2 KN/mm

　　3.1%

　　合格

　　4.2疲勞試驗(yàn)

　　試驗(yàn)方法: 垂向預(yù)載16.5kN，振幅±2.3kN，加載200萬(wàn)次，記載剛度變化率，觀察橡膠體完好情況,試驗(yàn)完成后對(duì)產(chǎn)品的自由高和垂向靜剛度進(jìn)行測(cè)量記錄;

　　試驗(yàn)結(jié)果： 橡膠與金屬無(wú)開膠、橡膠無(wú)裂紋等異�，F(xiàn)象;疲勞試驗(yàn)后靜態(tài)垂向剛度9.6kN/mm，滿足要求;

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　(1)利用橡膠材料的高彈性及其剛度成柔性變化，成功研制出風(fēng)電機(jī)艙罩彈性支撐，同時(shí)利用ABAQUS有限元分析，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，更加確保了產(chǎn)品的可靠性;(2)對(duì)機(jī)艙罩彈性支撐模具開發(fā)及產(chǎn)品試制，進(jìn)行靜態(tài)剛度試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)，均符合設(shè)計(jì)要求;(3)依據(jù)以上思路，對(duì)不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙罩彈性支撐的設(shè)計(jì)研發(fā)有重要的知道作用。

　　參考文獻(xiàn)： [1]Germanischer Llyd.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組認(rèn)證指南2010.01

　　作者：王憲華 劉淑敏 呂玉清 劉從興 曲凡旭

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///dzlw/23355.html