张洪达,王昊,郭家沛,张亦驰
ZHANG Hongda,WANG Hao,GUO Jiapei,ZHANG Yichi

• 1:山东电力工程咨询院有限公司

摘要(Abstract)：

轮毂的结构强度直接决定风力发电机组的整体结构安全性和风机载荷的顺利传递,且轮毂重量越轻发电效率越高。为了研究轮毂的强度影响因素和结构优化方向,以某2.5 MW风力发电机组的轮毂为研究对象,首先阐述轮毂的结构形式和受力特点,然后设计4种具有不同典型特征的轮毂结构方案并建立对应的有限元分析模型,最后总结各设计方案下轮毂的极限应力和疲劳损伤分布规律。所得出的轮毂强度特性和设计原则可以为轮毂的设计和结构优化提供借鉴。
The structural strength of the hub directly determines the overall structural safety of a wind turbine and the transmission of the wind turbine load,and the lighter the hubs are,the more efficient power generation can be.In order to study the influencing factors of strength and structural optimization of wind turbine hubs,the paper studies the hubs of a 2.5 MW wind turbine generating unit. First,it discusses the structural form and stress characteristics of the hub;then it designs four hub structure schemes with different typical characteristics and establishes a corresponding finite element analysis model;finally,the distribution laws of ultimate stress and fatigue damages of hubs in each of the design schemes are summarized. The strength characteristics and design principles of the hubs can provide a reference for design and structural optimization of the wind turbine hubs.

关键词(KeyWords)： 风力发电机组;轮毂;极限应力;疲劳损伤;结构优化
wind turbine unit;hub;ultimate stress;fatigue damage;structural optimization

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation):

作者(Author): 张洪达,王昊,郭家沛,张亦驰
ZHANG Hongda,WANG Hao,GUO Jiapei,ZHANG Yichi

DOI: 10.19585/j.zjdl.202201006

参考文献(References)：

• [1] Globe Wind Report. Annual market update[R].[S. l.]:Global Wind Energy Council,2018.
• [2]张洪达，王军龙，鲁效平，等.浮体间距对半潜式风力机平台水动力性能的影响[J].太阳能学报，2019,40(10):2912-2918.
• [3]王世建.大型永磁直驱风力发电机轮毂强度及疲劳分析[D].成都：西南交通大学，2019.
• [4]刘同民.风力发电机组偏航驱动机联接件高强度螺栓强度技术研究[D].北京：华北电力大学，2018.
• [5]杨兆忠，钟杰，蒋红武.风力发电机组内轮毂体疲劳寿命计算与研究[J].机床与液压，2019,47(15):197-199.
• [6]朱涛.兆瓦级风力发电机组轮毂强度数值分析[J].计算机辅助工程，2017,26(2):38-42.
• [7]何玉林，刘桦，刘平，等.基于GL规范的大型风力发电机组轮毂强度分析[J].机械科学与技术，2009,28(4):523-526.
• [8]卢磊，张礼达，徐志坚.基于ANSYS的1.5 MW水平轴风力机轮毂壁厚的优化与强度分析[J].西华大学学报：自然科学版，2014(5):109-112.
• [9]何玉林，张立刚，韩德海.风力发电机组轮毂结构优化[J].现代制造工程，2009(1):101-103.
• [10]姚兴佳，杨立东，单光坤.基于HyperWorks 3 MW风电机组轮毂的结构优化[J].沈阳工业大学学报，2011(6):623-628.
• [11]王义进.MW级台风型风力发电机组轮毂强度分析[D].宁波：宁波大学，2019.
• [12]董姝言，杨扬，齐涛，等.基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算[J].机电工程，2017,34(4):357-360.
• [13] International Electrotechnical Commission(IEC).Wind energy generation systems-Part1:Design requirements:IEC61400—1[S].Geneva,Switzerland:IEC,2019.