目錄 1 1 2 4 4 5 51.1輪轂幾何模型的建立輪轂的強度分析及其優(yōu)化》本次設計采用輪轂有兩個并非同心球體的設計方解到1.5MW風力發(fā)電機組輪轂壁厚設定為100mm,通過閱讀新疆大學王良英的《2MW風機輪轂輕量化結構設計有限元分析》了解到2MW風力發(fā)電機組輪轂設計壁厚范圍80~150mm。圓球體組成的球殼，內部球體的球心偏離外部球體的球心20mm。2MW風力發(fā)電機組輪轂尺寸為：外面大圓的直徑為3600mm,內圓的半徑為3360mm,葉片連接輪轂處直徑2600mm,主軸連接機艙處直徑2000mm。輪轂最大的壁厚為140mm,最小的壁厚為100mm,且最大的壁厚位于輪轂與主軸連接端，最薄的壁厚位于輪轂的導流罩處。風力發(fā)電機組輪轂的三維模型如圖1.1所示。1.2.1輪轂材料屬性輪轂的作用是連接葉片和低速軸，要求能承受較大和復雜的載荷，并且承受葉片上傳遞的各種載荷，然后傳遞到發(fā)電機轉主軸上，輪轂是固定葉片和組成葉輪的重要部件，輪轂是葉片連接機艙的樞紐，也是葉根與主軸的連接體。葉片產生的動能通過輪轂傳遞到傳動系統(tǒng)，再傳遞給發(fā)電機進行發(fā)電。并且，輪轂還是安裝變槳系統(tǒng)控制葉片變槳的場所，如圖1.2所示。風輪機艙輪轂前機架球墨鑄鐵QT400、QT350系列等次設計輪轂選用的材料為材料屬性和力學性能比較強的球墨鑄鐵QT400-182,材料的力學性能為：抗拉強度>400MPa,屈服強度>250MPa,延伸率為8%錯誤!未找到引名稱楊氏模量泊松比μ部安全系數為“一般材料系數”,它僅考慮強度參數的固有可變性，如果材料標充分有效地材料性能試驗數據確定，考慮到強度參數的固有可變性，當使用95%置信度及95%存活率的典型材料性能時，所用的材料一般局部安全系數應不小于1.1;如果要獲得其他存活率P和變異系數δ為10%或高于10%的典型材料性能，可假定P=95%及δ=10%,對于連接件及其接頭強度分析，除采用上述局部安全系數外，還應采用1.15的接頭系數，對受力鑄件，還應采用1.252.0的鑄件系數[13。輪轂是一個受力鑄件，取鑄件系數為1.25,假定P=95%及δ=10%,則材料的安全系數式中：一般材料系數為1.1;輪轂材料的鑄件系數為1.25。1.3輪轂載荷計算1.1.1重力載荷的計算作用在帶動葉片上的相應重力矩和相應載荷對于帶動葉片高速運動時所產生的葉片擺振及其運動旋轉方向的相應重力矩也稱為彎矩。當風輪轉動時，三個葉片各自作用于輪轂的重力不同，葉片在選擇過程中作用在輪轂上的重力也在不斷的發(fā)生變化；當輪轂旋轉到如圖2.11所示的時候，輪轂所受的重力載荷最大(極限載荷),圖中G為葉片1作用于輪轂的重力，F1為葉片2作用于輪轂的重力，F?為葉片3作用于輪轂的重力。GG由于葉片是一個不規(guī)則的空心實體，且其質心的位置和規(guī)則體也不同。由于葉片葉根處弦長大于葉尖處，這就意味著葉片重量主要集中在葉片前半段，因此在本文假設葉片的質心在風輪的40%處，即質心距風輪中心L=22m。葉片的質量為m=0.9×10?kg,重力加速度為g=9.8m/s2,則三個葉片作用于輪轂的重力及力矩分別為：1.1.3慣性載荷的計算葉片的慣性載荷主要的來源為離心力，由于離心力的方向總是沿葉片向外，所以葉片作用于輪轂上的離心力Fp為：式中m=0.9×10?kg,w=1.21rad/s。由公式(1.19)計算可得，輪轂所受的離心力F,=289891.