有限元分析轮毂一年的疲劳损伤值为0.00137,其20年的疲劳损伤值为0.0274小于1,可见轮毂在该工况下满足运行20年的要求。需要注意的是,根据GL规范,当采von Mises等效应力时,等效疲劳应力对材料的疲劳破坏效应被低估,因此这里计算得到的结果可能偏保守。
依据德国劳埃德(GL)风电机组认证规范,对某MW级直驱型风电机组轮毂进行了极限强度分析和疲劳寿命分析。在极限强度分析中,用梁单元模拟变桨驱动部分,将片根部载荷Fz,F,Fz,Mz,M这5个分量加载到叶片根部MPC点上,从分量转换成变桨力矩加载到变桨驱动处,计算得到轮毂最大应力为64.66
MPa,出现在变桨驱动安装孔处。
同时,依据2010版GL规范,对轮毂疲劳寿命进行了分析,分析结果显示,轮毂疲劳损伤最大处也发生在变桨驱动安装孔附件,20年的损伤值为0.0274,轮毂发生疲劳破坏的可能性比较小,能够满足风场对风力机20年的使用寿命要求。对风场运行中的风力机组轮毂部件进行检修发现,变桨驱动安装孔处出现问题最多且最为严重,该处为最危险部位,与通过有限元分析得到的结论相吻合,因此,证实了有限元分析的可靠性和合理性。总结了基于GL规范的MW级直驱型风力发电机组关键零部件的强度分析方法。
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