Método de coronación en el soporte de rodamientos de un gran husillo de turbina eólica considerando la flexibilidad de la estructura del sistema de ejes
Autores: Liu, Xiangyang; Niu, Rongjun; Wang, Bin; Zhang, Shuai; Cui, Yongcun; Zhang, Zhanli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Método de coronación en el soporte de rodamientos de un gran husillo de turbina eólica considerando la flexibilidad de la estructura del sistema de ejes
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Diseño de precisión
Rodamientos
Husillos de turbinas eólicas
Flexibilidad
Modelo de elementos finitos
Método de coronado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Para cumplir con el diseño de precisión de los rodamientos en los ejes de grandes turbinas eólicas, se propone un método de coronado de rodamientos en los ejes de turbinas eólicas considerando la flexibilidad de la estructura de soporte. En primer lugar, se construye un modelo de elementos finitos (FE) del sistema de eje con una estructura flexible conectando el eje y el rodamiento a través de ecuaciones de restricción (CE) y algoritmos de restricción multipunto (MPC) y reemplazando los rodillos del rodamiento con elementos de resorte no lineales y amortiguadores. Luego, se utiliza el algoritmo de integración de Newmark para resolver el modelo y analizar el efecto de la rigidez de la estructura en la distribución de carga de los rodamientos. A continuación, se realiza un análisis de convergencia de las secuencias de la distribución de carga del resorte utilizando un filtro de paso alto basado en la transformada rápida de Fourier (FFT) y el error cuadrático medio (RMSE) para obtener un número adecuado de resortes de reemplazo. Finalmente, se construye un submodelo del rodamiento de barlovento con malla estructurada. Con el máximo estrés de Von Mises del perfil del rodillo como objetivo de diseño, se obtienen el coronado logarítmico óptimo del rodillo y su zona de tolerancia bajo las condiciones de trabajo dadas. Los resultados muestran que el modelo FE del sistema de eje propuesto tiene buena convergencia. El modelo FE del sistema de eje que considera la flexibilidad de la estructura de soporte puede obtener distribuciones de carga de rodamientos más precisas y puede realizar el diseño de coronado preciso de los rodillos de rodamiento basado en las condiciones de trabajo reales. Esto proporciona apoyo para el diseño de precisión de los rodamientos en grandes sistemas de ejes.
Descripción
Para cumplir con el diseño de precisión de los rodamientos en los ejes de grandes turbinas eólicas, se propone un método de coronado de rodamientos en los ejes de turbinas eólicas considerando la flexibilidad de la estructura de soporte. En primer lugar, se construye un modelo de elementos finitos (FE) del sistema de eje con una estructura flexible conectando el eje y el rodamiento a través de ecuaciones de restricción (CE) y algoritmos de restricción multipunto (MPC) y reemplazando los rodillos del rodamiento con elementos de resorte no lineales y amortiguadores. Luego, se utiliza el algoritmo de integración de Newmark para resolver el modelo y analizar el efecto de la rigidez de la estructura en la distribución de carga de los rodamientos. A continuación, se realiza un análisis de convergencia de las secuencias de la distribución de carga del resorte utilizando un filtro de paso alto basado en la transformada rápida de Fourier (FFT) y el error cuadrático medio (RMSE) para obtener un número adecuado de resortes de reemplazo. Finalmente, se construye un submodelo del rodamiento de barlovento con malla estructurada. Con el máximo estrés de Von Mises del perfil del rodillo como objetivo de diseño, se obtienen el coronado logarítmico óptimo del rodillo y su zona de tolerancia bajo las condiciones de trabajo dadas. Los resultados muestran que el modelo FE del sistema de eje propuesto tiene buena convergencia. El modelo FE del sistema de eje que considera la flexibilidad de la estructura de soporte puede obtener distribuciones de carga de rodamientos más precisas y puede realizar el diseño de coronado preciso de los rodillos de rodamiento basado en las condiciones de trabajo reales. Esto proporciona apoyo para el diseño de precisión de los rodamientos en grandes sistemas de ejes.