低风速风电机组传动部件布局构建、智能优化方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109598053A(43)申请公布日2019.04.09(21)申请号201811442761.7(22)申请日2018.11.29(71)申请人国电联合动力技术有限公司地址100000北京市海淀区西四环中路16号院1号楼8层(72)发明人褚景春袁凌韩新月王小虎潘磊张林中赵鹏常慧英王力(74)专利代理机构北京方韬法业专利代理事务所(普通合伙)11303代理人马丽莲(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)F03D15/00(2016.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称低风速风电机组传动部件布局构建、智能优化方法和装置(57)摘要本发明公开了一种低风速风电机组传动部件布局数据库及其构建方法，包括：输入整个传动链的极限载荷和疲劳载荷；假设整个传动链的极限载荷和疲劳载荷总共N个工况，自第一个工况进行计算，对轴承、齿轮箱、电机三大部件进行选型；选型合格后，根据装配关系得出主轴、轮毂的部分尺寸，根据载荷情况和尺寸大小，计算主轴、轮毂安全系数；判断各部件是否满足安全等级要求，若满足输出主轴上的跨距变量；否则跳过输出，判断所有工况是否计算完成；若否，则继续计算直到完成；找到合格传动部件，并将数据存入并建立传动部件布局数据库；本发明还公开了基于上述数据库的传动部件布局智能优化方法以及装置，本发明可大大提高设计效率及设计成本。CN109598053ACN109598053A权利要求书1/2页1.一种低风速风电机组传动部件布局数据库的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：获取输入的整个传动链的极限载荷和疲劳载荷；S102：假设整个传动链的极限载荷和疲劳载荷总共N个工况，自第一个工况进行计算，对轴承、齿轮箱、电机三大部件进行选型：根据计算得到的三大部件的实际承载载荷、以及三大部件的原始材料承载载荷以及安全裕度便可以选出合格的三大部件；S103：轴承、齿轮箱、电机选型合格后，根据装配关系得出主轴、轮毂的部分尺寸，根据载荷情况和尺寸大小，计算主轴、轮毂安全系数，包含极限载荷和疲劳载荷；S104：判断各部件是否满足安全等级要求，若满足输出主轴上的跨距变量；否则跳过输出，判断所有工况是否计算完成；S105：若工况没有计算完成，则继续计算下一个工况，直到所有工况计算完成；S106：找到合格传动部件，并将合格传动部件及其布局数据存入并建立传动部件布局数据库，此数据库是满足极限和疲劳强度的合格数据库。2.根据权利要求1所述的低风速风电机组传动部件布局数据库的构建方法，其特征在于，所述S101中，整个传动链的载荷输入是根据旋转轮毂和固定轮毂坐标系下的极限载荷和LDD疲劳载荷推导而来的。3.根据权利要求1所述的低风速风电机组传动部件布局数据库的构建方法，其特征在于，所述S102中，三大部件选型的前提是已经有齿轮箱、电机、轴承的基础数据库，基础数据库的参数包含多个型号对应的尺寸、承载极限载荷、承载疲劳载荷、转速要求、成本参数。4.根据权利要求2所述的低风速风电机组传动部件布局数据库的构建方法，其特征在于，所述S102中，三大部件选型包括如下计算过程：以三个距离l1、l2、l3作为变量，轮毂、齿轮箱重量作为常量，选取轮毂中心为参考点，根据如下力的平衡方程(1)～(6)，求解后得出浮动轴承和止推轴承上的载荷；同时推导出齿轮箱、电机的输出扭矩；∑FX＝0(1)∑FY＝0(2)∑FZ＝0(3)∑MY＝0(4)∑MZ＝0(5)FXf＝0(6)式中，FX——X方向的轴向力，kN；FY——Y方向的剪力，kN；FZ——Z方向的剪力，kN；MY——Y方向的弯矩，kNm；MZ——Z方向的弯矩，kNm；FXf——浮动轴承X方向上的载荷，kN；l1——轮毂中心距浮动轴承中心的距离，m；l2——浮动轴承中心至止推轴承中心距离，m；l3——止推轴承至齿轮箱中心距离，m；根据三大部件的实际承载载荷、基础数据库中的原始材料承载载荷以及安全裕度便可以选出合格的三大部件。5.一种低风速风电机组传动部件布局数据库，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的构建方法构建，包括多个传动部件布局方案。6.一种低风速风电机组传动部件布局的智能优化方法，其特征在于，从合格数据库中寻找到最优传动链布局，最优布局的判断依据是包含所有部件的传动链总成本和选型成熟2CN109598053A权利要求书2/2页程度协同寻优；所述合格数据库为采用权利要求1-4任一项所述的构建方法构建的风电机组传动部件布局数据库。7.根据权利要求6所述的低风速风电机组传动部件布局的智能优化方法，其特征在于，从合格数据库中寻找到最优传动链布局的方法为：S201:以传动链成本和选型成熟程度协同寻优为目标，以传动链结构布局参数为设