[發(fā)明專利]一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710444486.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109086465B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晁貫良;董姝言;蘇鳳宇;何海建;程林志;沈開(kāi)慧;史航;孫剛峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許繼集團(tuán)有限公司;許昌許繼風(fēng)電科技有限公司;國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范電站有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，包括如下步驟：建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上設(shè)備的三維模型，并將該三維模型導(dǎo)入有限元軟件，建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型；對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷，在有限元分析軟件中進(jìn)行非線性求解，計(jì)算螺栓在極限工況下的拉應(yīng)力，組合擰緊產(chǎn)生的剪切應(yīng)力得到螺栓的等效應(yīng)力，結(jié)合材料屈服強(qiáng)度及安全系數(shù)得到螺栓極限強(qiáng)度性能。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，建立的風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型中，包含了風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上的設(shè)備，所以載荷傳遞的路徑比較完整，所以對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸之間連接螺栓的性能計(jì)算的也比較準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)性能分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法。

背景技術(shù)

隨著傳統(tǒng)能源的日益消耗和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，人們都在尋找能夠替代傳統(tǒng)能源的新型能源。而風(fēng)能作為一種清潔無(wú)污染的可再生能源，越來(lái)越受到人們的重視。

將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能需要利用風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)中輪轂與主軸之間的連接螺栓，起著在輪轂與葉片的重力以及風(fēng)載的作用下傳遞風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩的左右，并承受風(fēng)輪的重力和風(fēng)壓造成的彎矩，因此其性能的優(yōu)劣直，接關(guān)系到整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否能夠正常工作。

在現(xiàn)有的關(guān)于輪轂與主軸連接螺栓性能評(píng)價(jià)的技術(shù)中，常規(guī)的工程計(jì)算方法很難達(dá)到實(shí)際工程需要的精度，只有采用有限元軟件，模擬螺栓在載荷傳遞路徑上真實(shí)的受載情況，才能保證螺栓強(qiáng)度校核的可靠性。

目前，關(guān)于對(duì)輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度性能的研究，如公布號(hào)為CN104699912A,名稱為“一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算方法”的專利文件，公開(kāi)了一種采用有限元軟件建立螺栓的有限元分析模型，計(jì)算螺栓的疲勞強(qiáng)度的方法。但是該專利中所建立的輪轂與主軸連接螺栓有限元模型比較簡(jiǎn)單，與輪轂與主軸連接螺栓載荷的實(shí)際傳遞路徑不相符，所以對(duì)螺栓強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析時(shí)，分析結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，包括如下步驟：

(1)建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上設(shè)備的三維模型，并將該三維模型導(dǎo)入有限元軟件，建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型；

(2)設(shè)置風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型中各部件的屬性和部件間的連接關(guān)系；

(3)對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷，并在有限元分析軟件中對(duì)所述有限元模型進(jìn)行非線性求解，計(jì)算螺栓在極限工況下的拉應(yīng)力，組合擰緊產(chǎn)生的剪切應(yīng)力得到螺栓的等效應(yīng)力，結(jié)合材料屈服強(qiáng)度及安全系數(shù)得到螺栓極限強(qiáng)度性能。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上的設(shè)備包括變槳軸承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、變槳電機(jī)、輪轂、鎖緊盤(pán)、主軸假體和輪轂與主軸之間的連接螺栓，其中輪轂與主軸之間通過(guò)兩圈雙頭螺柱進(jìn)行連接，兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓通過(guò)輪轂與主軸的盲孔連接，外圈螺栓通過(guò)輪轂、主軸與剎車盤(pán)進(jìn)行連接。

進(jìn)一步的，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓設(shè)置為梁?jiǎn)卧?，所述變槳軸承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、鎖緊盤(pán)、主軸假體、螺栓以及各部件之間墊片的材料均設(shè)置為鋼，變槳電機(jī)、輪轂的材料均設(shè)為QT350。

進(jìn)一步的，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述變槳軸承內(nèi)圈和變槳軸承外圈之間，以及變槳電機(jī)齒輪的嚙合部分均設(shè)置為通過(guò)Link10單元連接，通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置Link10單元受壓力不受拉力。