如何确定设计载荷？

偏航由最大偏航角速度ω_k以及偏航时间在设计寿命中所占的比例来描述。如果偏航所占的时间不知道，可以采用DS 472规定。假设偏航时间占所有风速时间的10%，这对于绝大多数场址是十分保守的。

静载荷包括机舱和风轮的重量、作用在轴承上的轴向力。静载荷与风施加在风轮上的载荷叠加如图6-26所示。

在图6-26中，风轮载荷的方向是根据传统的坐标系画出的，一般它并不是这个方向。

1）F_xR：机舱和风轮上的侧向载荷；

2）F_yR：风轮上的推力；

3）F_zR：风轮的重量；

4）M_xR：风轮的倾覆力矩；

5）M_yR：风轮的驱动力矩；

6）M_zR：风轮的偏航力矩；

7）F_N：机舱的重量；

图6-26 作用在风轮及偏航轴承上的载荷(www.xing528.com)

8）y_N：到机舱重心的水平距离；

9）y_R：到风轮重心的水平距离；

10）z_N：到机舱重心的垂直距离；

11）z_R：到风轮重心的垂直距离。

根据上述数据可以计算出作用在偏航轴承上的静载荷、倾覆力矩M_tilt、偏航力矩M_yaw、径向力F_r以及轴向力F_a，即

偏航力矩取决于偏航误差及风速的幅值。偏航力矩的方向取决于风轮旋转的方向以及偏航误差的方向。

极限偏航设计力矩是偏航驱动及偏航制动的设计基础，很可能是在最大风速带最大偏航误差的情况下出现的。从动态特性讲，偏航力矩有波动的趋势，其频率是转子频率的x倍，此处x表示叶片数目。

图6-27 风速、偏航误差、偏航力矩之间的关系

图6-27给出了三叶片风力机的计算机仿真结果，偏航力矩是偏航误差和风速的函数。偏航误差的波动频率等于转子频率及3倍的转子频率。偏航方向变化，偏航力矩符号发生变化。如果偏航误差和风速增加，偏航力矩增加。