王令斌—風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂的風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)姓姓 名：王令斌名：王令斌班班 級(jí)：機(jī)械級(jí)：機(jī)械124124班班指導(dǎo)教師：趙立華指導(dǎo)教師：趙立華課題研究背景及意義：課題研究背景及意義： 隨著經(jīng)濟(jì)和各行業(yè)的發(fā)展，能源的使用越來越多，以至于石油、煤炭、天然氣等不可再生資源供應(yīng)緊張，而且以上這些不可再生資源的使用還會(huì)給環(huán)境帶來眾多污染，所以全球各國開始研究開發(fā)新型能源。 風(fēng)能作為一種清潔無污染的可再生能源在近幾年被人們廣泛使用，在可再生能源中，風(fēng)力發(fā)電是除水力發(fā)電外技術(shù)最成熟、最具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)利用價(jià)值的發(fā)電方式。由于其在減輕環(huán)境污染、減少溫室氣體排放、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展方面

2、的突出作用，風(fēng)力發(fā)電越來越多地受到世界各國的高度重視。 我國現(xiàn)在已經(jīng)把利用風(fēng)能當(dāng)作為一項(xiàng)基本的能源政策。我國的新能源戰(zhàn)略已經(jīng)開始把重點(diǎn)放在大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)上了。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量的日益擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所受到的載荷情況也會(huì)開始變得越來越復(fù)雜，因此致使風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其零部件的安全問題顯得尤為突出。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成包括機(jī)艙、轉(zhuǎn)子葉片、軸心、低速軸、齒輪箱、高速軸及其機(jī)械閘、發(fā)電機(jī)、偏航裝置、電子控制器、液壓系統(tǒng)、冷卻元件、塔架、尾舵、風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)。 輪轂在風(fēng)電機(jī)中起到抵抗風(fēng)力載荷并將轉(zhuǎn)矩傳遞給與其相連的主軸的作用，所以說輪轂在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中是一個(gè)重要的零部件，甚至可以說風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂的設(shè)計(jì)好

3、壞直接關(guān)系到該風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的成功與否。風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂的介紹： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂上有5個(gè)孔，其中三個(gè)相同的、在圓周上呈120夾角均勻分布的孔是與葉片相連的，葉片與輪轂通過軸承連接到一起；前端相對(duì)較小的孔是與導(dǎo)流罩相連接的；后端相對(duì)大一些的孔是與主軸通過螺栓固定連接的。葉片旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的載荷以及由于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力、慣性力和重力通過三片葉片傳遞給軸承，然后通過螺栓傳遞到輪轂。輪轂在工作過程中會(huì)受到靜載荷和交變載荷的作用，這兩種載荷非常容易使輪轂法蘭盤的部位發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以在設(shè)計(jì)輪轂時(shí)就要格外注意這個(gè)危險(xiǎn)部位，只有把輪轂設(shè)計(jì)的符合強(qiáng)度要求了，才能設(shè)計(jì)出合格的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。輪轂的類型：三角形輪轂球形輪轂輪轂?zāi)Ｐ偷慕ⅲ河邢拊治霾襟E： 導(dǎo)入三維模型 定義材料和單元類型 網(wǎng)格劃分 施加載荷及約束 求解 結(jié)果分析最終有限元模型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片坐標(biāo)系施加在三個(gè)葉片根部的載荷網(wǎng)格劃分后的有限元模型應(yīng)力云圖 拓?fù)鋬?yōu)化方案 拓?fù)鋬?yōu)化后應(yīng)力云圖尺寸優(yōu)化應(yīng)力云圖結(jié)論： 經(jīng)過以上兩種方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)比，我們選取通過減少壁厚的尺寸優(yōu)化這種方法，因?yàn)槿绻扇?duì)輪轂鉆孔的方式進(jìn)行優(yōu)化會(huì)帶來其他問題，在鉆孔的位置可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)在，從而會(huì)導(dǎo)致輪轂產(chǎn)生裂紋，發(fā)生危險(xiǎn)。因此選用減少壁厚尺寸的方式對(duì)輪轂優(yōu)化從而得到