風(fēng)電機組機架自動翻轉(zhuǎn)裝置端枕梁與底架型材連接處數(shù)值分析

摘 要：針對兆瓦級風(fēng)電機組在裝配生產(chǎn)中存在的問題，設(shè)計了一種自動翻轉(zhuǎn)裝置，自動翻轉(zhuǎn)裝置在工作中橫梁和端枕梁要承受很大的載荷力，本文以端枕梁與底架型材連接處為研究對象，應(yīng)用 Hypermesh 及 ANSYS 軟件建立了自動翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)有限元分析模型，進(jìn)行了端枕梁與底架型材連接處數(shù)值分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機組;有限元;數(shù)值分析

1引言

兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機的機架是風(fēng)機回轉(zhuǎn)支承、電機、減速機等等安裝的平臺。[1]由于其本身的結(jié)構(gòu)特點及使用要求，使得其在裝配過程中需進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)。目前生產(chǎn)過程中，主要是依靠人工操控行車來進(jìn)行機架的翻轉(zhuǎn)，以2MW 風(fēng)機機架為例，其重量約為20 噸，長度約為8m，在翻轉(zhuǎn)過程中慣性很大，導(dǎo)致操作不便、生產(chǎn)效率低、危險性高等一系列問題，而且容易造成機架在翻轉(zhuǎn)過程中磕碰而影響質(zhì)量。隨著技術(shù)的進(jìn)步和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機組正在向著大型化逐步推進(jìn)，傳統(tǒng)的人工吊裝翻轉(zhuǎn)方式將更不能適應(yīng)實際生產(chǎn)的需要，存在著翻轉(zhuǎn)效率較低、危險性高、偶然因素影響較多、操作過程不易規(guī)范化管理以及容易對已安裝部件造成損傷等一系列問題，因此研發(fā)了一種方便、高效、安全的機架自動翻轉(zhuǎn)裝置以滿足實際生產(chǎn)需要。

新型兆瓦級風(fēng)電機組機架自動翻轉(zhuǎn)裝置分為三個主要部分：支撐機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)，支撐機構(gòu)采用高剛性底座保證平臺安裝基礎(chǔ)，采用分體式結(jié)構(gòu)，Q235 型材制作，采用整體基座，將頭尾架安裝在基座上面，能保證中心高度一致，支撐機構(gòu)承擔(dān)著整個風(fēng)電機組的重量，支撐機構(gòu)有橫梁和端枕梁構(gòu)成，為了確保自動翻轉(zhuǎn)裝置的安全，必須對端枕梁與底架型材連接處進(jìn)行數(shù)值分析。

2、車體有限元模型

整個端枕梁主要采用板殼單元模擬[2]，有限元前后處理采用Hypermesh11.0軟件，計算求解采用ANSYS12.0 軟件。首先根據(jù)圖紙，利用proe軟件建立模型，然后用Hypermesh11.0 軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后采用ANSYS12.0軟件進(jìn)行數(shù)值模擬計算。

3.數(shù)值分析結(jié)果

（1）靜強度分析結(jié)果

將工況LC01～LC20 共20 種工況的Mises 應(yīng)力做外包絡(luò)，得到圖5-3所示應(yīng)力云圖【3】。此應(yīng)力云圖的每個單元的應(yīng)力值均是該單元在20 種工況中的最高應(yīng)力。將依據(jù)此應(yīng)力云圖考察端枕梁與底架各個部位的強度。

端枕梁與底架型材焊縫局部應(yīng)力云圖（111MPa）端墻板與端梁焊接位置焊縫局部應(yīng)力云圖（16MPa）

（2）疲勞強度分析結(jié)果

疲勞強度結(jié)果評價標(biāo)準(zhǔn)為各工況下不超過材料的疲勞極限，材料6005 和6082 的疲勞極限如圖5-11 所示。

4結(jié)論

由上述計算結(jié)果可得如下結(jié)論：

（1）模態(tài)

1）車體一階垂向彎曲的固有頻率為17.7Hz;

2）車體一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)的固有頻率為18.3Hz。

（2）.靜強度

枕梁與底架強度滿足EN12663 強度標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）疲勞強度

縱向、橫向、垂向工況均未超過材料的疲勞極限。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊濤，董姝言.蘇風(fēng)宇.MW 級風(fēng)電機組的后機架結(jié)構(gòu)計算機優(yōu)化.可再生資源，2016，34（7）：1052-1057

[2]EN12663-1：2010《鐵路應(yīng)用———鐵路車輛車體的結(jié)構(gòu)要求》

[3]莊茁.ABAQUS 非線性有限元分析與實例.北京：科學(xué)出版社，2005：8-10

作者簡介：

孫又銀（1979-）男，山東臨沂人，碩士學(xué)位，日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中級講師，研究方向：機電一體化技術(shù).