风电传动系统轴承多目标优化设计

袁海良，邱 俊，王 智，王德伦

(大连理工大学机械工程学院, 辽宁 大连 116024)

作为风力发电机组的核心部件，主轴传动系统轴承的性能直接影响轴系的安全性、稳定性。设计轴承的过程中，评价指标不同会导致轴承结构参数的差异。目前，轴承结构设计的效率低、周期长，如何改进轴承的设计方法成为提高轴承结构设计效率的关键。

近年来国内外学者对轴承的优化设计均做了相关的研究。文献[1]通过ISIGHT与MATLAB软件的联合运用完成双列圆锥滚子轴承(DTRB)的优化设计；文献[2]将改进的自适应遗传算法应用于圆锥滚子轴承的优化设计；文献[3]基于遗传算法进行了双列圆锥滚子轴承的优化设计；文献[4]综合研究了双列圆锥滚子轴承的受力及润滑状况；文献[5]在实验数据和理论模型的基础上，将有限元法与多响应面优化相结合，寻找到双列圆锥滚子轴承的最佳运行工况；文献[6]基于FEM(finite element method)与RSM(response surface methodology)对圆柱滚子轴承(CRB)进行优化设计；文献[7]借助MATLAB的fmincon命令完成圆柱滚子轴承的优化设计；文献[8]运用遗传算法完成了圆柱滚子轴承的优化设计；文献[9]运用人工蜂群算法完成了圆柱滚子轴承的多目标优化设计。当前的研究方法多数只考虑单目标优化，且未综合考虑轴系中的全部轴承。为此，本文以某型号双馈式风电机组的轴系为例，在综合考虑全部轴承的基础上，建立其优化的数学模型，借助MATLAB实现轴承的结构参数优化设计。

1 结构式与力学模型

风机主轴系有各种不同的结构[10]，如图1所示为双馈式机型中典型的轴系结构，双列圆锥滚子轴承与圆柱滚子轴承构成载荷支点，支撑转轴从而构成轴系，转轴的法兰与风机轮毂连接，载荷由轮毂传递至轴系。……