为了更合理地模拟风力发电机组主轴的受力及传力特点,找出主轴疲劳强度影响因素,运用非线性接触单元模拟主轴承滚子,正确模拟主轴承的调心作用,建立了某型风电机组主轴与主轴承内圈过盈接触模型;结合等效时序载荷谱以及Miner疲劳损伤准则,研究分析了主轴-轴承内圈过盈量大小、主轴内孔大小、表面粗糙度、接触面摩擦因数和材料抗拉、屈服强度等对主轴疲劳强度性能的影响。研究结果对工程实际和生产具有一定的指导意义,同时为主轴的进一步轻量化设计奠定基础。

针对传统的频谱分析方法在非平稳工况下导致的"频谱模糊"现象,利用信号模型和阶次分析的方法对风电机组齿轮箱进行了故障诊断研究。建立了非平稳工况下齿轮箱高速级的振动信号模型,推导了其时频谱及阶次谱结构,利用阶次分析的方法分析了振动信号的阶次谱,提取了齿轮故障特征。最后,利用真实风场齿轮箱振动数据进行分析,对齿轮箱故障进行了准确识别。

风力发电机在运行过程中,各部件间螺栓连接不仅要承受弯矩,还要承受转矩,受力情况十分复杂,采用一般力学计算的方法,无法准确计算出螺栓的受力情况。文中根据轮毂与主轴间的螺栓受力分析,通过在ANSYS15.0软件中采用APDL命令,对轮毂和主轴间螺栓连接进行详细建模,实现了螺栓的静强度分析,分析结果显示轮毂与主轴连接螺栓满足设计要求。

基础环是连接风电机组塔架与基础之间的核心部件,在其加强筋孔位置易出现应力集中现象,造成局部应力较大,文中基于ANSYS和Optistruct采用自由形状优化的方法,对某型号基础环的加强筋孔型进行改进设计,优化分析结果显示,加强筋孔处的应力水平降低8.7%,结构优化效果显著,研究结论可以为基础环的设计提供一定的参考。