基于应变片阵列的风电主轴轴承保持架载荷分布

研究背景与问题

风电主轴轴承作为风力发电机组的关键部件，其保持架的载荷分布直接关系到风电设备的稳定运行和寿命。然而，由于保持架结构复杂且载荷分布不均匀，传统测量方法难以实现对保持架载荷分布的直接测量，导致保持架薄弱环节缺乏实验量化依据。此外，风电主轴轴承在运行过程中承受的载荷复杂多变，进一步增加了载荷分布测量的难度。因此，针对风电主轴轴承保持架载荷分布难以直接测量，以及其结构薄弱环节缺乏实验量化依据等问题，本研究提出了一种基于应变片阵列的传感化保持架原位测量方法。

研究方法

本研究首先基于应变场重构理论及Saint-Venant原理，建立了利用有限测点感知全局应变的数学模型。该模型能够通过有限数量的应变片测点数据，实现对保持架载荷分布的全局感知。在此基础上，运用三维有限元分析方法，对保持架进行有限元建模，并通过应变片阵列进行原位测量。具体步骤如下： 1. 设计并制作应变片阵列，并将其安装在保持架的关键位置。 2. 利用有限元软件对保持架进行建模，并设置边界条件和载荷。 3. 运行有限元分析，得到保持架在不同载荷条件下的应变分布。 4. 根据应变片阵列的测量数据，通过数学模型重构保持架的载荷分布。

核心结果

通过上述方法，本研究成功实现了对风电主轴轴承保持架载荷分布的原位测量。实验结果表明，所提出的应变片阵列传感化保持架原位测量方法能够有效地获取保持架的载荷分布情况，为保持架结构优化和故障诊断提供了有力支持。具体核心结果如下： 1. 应变片阵列能够较好地感知保持架的载荷分布，测量精度较高。 2. 基于应变场重构理论及数学模型，成功实现了保持架载荷分布的全局感知。 3. 通过有限元分析，验证了所提方法的可行性和有效性。

结论与意义

本研究提出的基于应变片阵列的传感化保持架原位测量方法，为风电主轴轴承保持架载荷分布的测量提供了一种新的技术途径。该方法具有以下意义： 1. 丰富了风电主轴轴承保持架载荷分布的测量方法，提高了测量精度。 2. 为保持架结构优化和故障诊断提供了有力支持，有助于提高风电设备的运行效率和可靠性。 3. 为风电主轴轴承的维护和检修提供了实验依据，有助于降低运维成本。 总之，本研究提出的传感化保持架原位测量方法在风电主轴轴承领域具有重要的理论意义和应用价值。

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