解決方案
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風(fēng)電
風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)中載荷仿真是必不可少的。目前，盡管有些新類型的發(fā)電機(jī)具有其他類型主軸承或齒輪箱概念，對性能和可靠性的要求也日益增加，但在載荷仿真中應(yīng)用極簡化的模型。該方法的基礎(chǔ)理念是它們只針對某些特定變量提供時域載荷譜，而不是針對所有元件。那些復(fù)雜的單位，如齒輪箱中無數(shù)的動力元件以及它們對動力系統(tǒng)中其它部分的反作用則被看做黑匣子。這種模型不能充分滿足齒輪箱的所有要求，因此不是一種很可靠的設(shè)計(jì)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的滾動軸承需承受高的﹑極端交變的載荷，以及因安裝地點(diǎn)不同引起的差異很大的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。軸承處于動力系統(tǒng)的中心，也是整個發(fā)電機(jī)的中心。因此，滾動軸承的發(fā)展關(guān)系到整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中每個動力系統(tǒng)元件是獨(dú)立且相互作用的。復(fù)雜的仿真程序使得工程師們在生產(chǎn)前能模擬測試各種元件，從而改善不同載荷條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性和成本效益。
在一個合作開發(fā)項(xiàng)目中，舍弗勒集團(tuán)工業(yè)事業(yè)部﹑風(fēng)力發(fā)電機(jī)生產(chǎn)商德國瑞能股份公司（Repower Systems AG）和齒輪箱生產(chǎn)商德國Eickhoff動力技術(shù)股份有限公司共同開發(fā)了一個仿真系統(tǒng)，可以計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)中動力系統(tǒng)的動態(tài)工作載荷。這種復(fù)雜的多體仿真系統(tǒng)使用有限元（FEM）計(jì)算，使得在設(shè)計(jì)階段就可以優(yōu)化動力系統(tǒng)中的每個元件，它們之間的相互作用，以及整個發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)。這使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)在各種載荷條件下的設(shè)計(jì)和運(yùn)行更加可靠，更具成本效益。
1.可靠的設(shè)計(jì)
這種新開發(fā)的多體仿真模型能夠以前所未有的精確度完成疲勞載荷和極端載荷（如急?；螂娏鞫搪罚l件下的完整計(jì)算。這使得風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)更加可靠。這種在早期便能分析和評估設(shè)計(jì)可選方案的能力確保了開發(fā)過程的安全性。這樣在整個過程中可以較早地改變設(shè)計(jì)，從而使開發(fā)成本顯著降低。
2.加強(qiáng)更深入的了解系統(tǒng)
與傳統(tǒng)仿真程序如FLEX5®或BLADED®相比，混合FEM-MBS模型包含所有彈性結(jié)構(gòu)元件如框架﹑軸承座﹑行星齒輪架﹑齒輪和軸承的詳細(xì)的剛度矩陣和質(zhì)量子模型。BEARINX® 滾動軸承計(jì)算程序先創(chuàng)建齒輪箱模型，然后是幾何尺寸﹑齒輪箱元素的布置以及使用的軸承。新開發(fā)的軟件家族使用這款BEARINX®模型來創(chuàng)建多體仿真。預(yù)處理程序DynPre®從BEARINX®齒輪箱數(shù)據(jù)和其他發(fā)電機(jī)元件（塔架﹑葉片﹑發(fā)電機(jī)等）的幾何尺寸和材料特性的附加數(shù)據(jù)中產(chǎn)生仿真模型。與其他方法相比，這個程序是自動的，因而無誤差﹑精確并且速度特別快。SAMCEF-MECANO程序用來創(chuàng)建實(shí)際的多體仿真。隨后， DynDP®程序準(zhǔn)備好用來分析的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以從圖表﹑膠片以及三維視圖上看到。這個程序?qū)⒎诸愝d荷時域序列作為先決條件，把動力學(xué)和元件間的相互作用考慮在內(nèi)，計(jì)算額定壽命。在整個工作壽命中，每一點(diǎn)的載荷都能及時得到評估。甚至有些極端載荷狀況，如急?；螂娏鞫搪罚寄鼙荒M并且得到詳細(xì)的值。它們的作用影響到整個系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)，甚至獨(dú)立的滾動接觸—通常要考慮所有動態(tài)條件和效果。
為了對動力系統(tǒng)元件的動力載荷有一個全面的理解，項(xiàng)目伙伴將他們的產(chǎn)品和計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜的多體仿真模式(MBS model)的開發(fā)。舍弗勒集團(tuán)開發(fā)的BEARINX®滾動軸承計(jì)算軟件是可以快速生成完整齒輪箱的動力仿真模型，并能看到結(jié)果的中心程序。BEARINX® 提供極其精確而可靠的動力系統(tǒng)仿真，因?yàn)樗芾L制出軸﹑齒輪齒，軸承和一直到每個滾動接觸的運(yùn)行。與彈性仿真和鄰近元件及軸承座的有限元（FEM）計(jì)算相結(jié)合，BEARINX®可以達(dá)到最高建模水準(zhǔn)。
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