[發明專利]一種風機變槳軸承連接螺栓建模與強度校核方法

在審

• 申請號: 202010174479.6
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111444647A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 楊揚;何海建;蘇鳳宇;李永奎;董姝言;孟令銳
• 申請（專利權）人: 許昌許繼風電科技有限公司;許繼集團有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F113/06
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種風機變槳軸承連接螺栓建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

利用三維繪圖軟件，對所述變槳軸承與輪轂連接螺栓、變槳軸承與葉片連接螺栓及其載荷傳遞路徑相關部件進行三維幾何建模與模型裝配，得到三維幾何模型，其中，所述載荷傳遞路徑相關部件包括：葉片葉根部分、葉片法蘭、變槳軸承內圈、變槳軸承外圈、變槳軸承滾球、輪轂、變槳電機、變槳軸承與輪轂連接螺栓、變槳軸承和葉片連接螺栓、螺栓墊片、風輪鎖緊盤及主軸假體部分；

利用有限元前處理軟件對所述三維幾何模型進行網格劃分，得到網格模型，定義所述載荷傳遞路徑相關部件的單元、材料、實常數、橫截面等屬性，將所述網格模型導入有限元分析軟件，按照相鄰部件之間的實際接觸關系定義相關接觸對，建立有限元模型。

2.根據權利要求1所述的風機變槳軸承連接螺栓建模方法，其特征在于，所述利用有限元前處理軟件對所述三維幾何模型進行網格劃分，包括：

所述葉片葉根部分、所述葉片法蘭、所述變槳軸承內圈、所述變槳軸承外圈、所述風輪鎖緊盤、所述主軸假體部分與所述螺栓墊片均采用規則的八節點六面體單元solid185進行網格劃分；和/或

所述輪轂與所述變槳電機采用十節點四面體單元solid187進行網格劃分；和/或

所述變槳齒輪箱采用梁單元beam188與桿單元link180建模，以實現變槳電機、輪轂與變槳軸承內圈之間的載荷傳遞，其中通過關鍵字設置所述link180單元受壓不受拉；和/或

所述變槳軸承與輪轂連接螺栓、所述變槳軸承與葉片連接螺栓使用所述梁單元beam188建模，并通過定義所述梁單元截面屬性來模擬所述變槳軸承與輪轂連接螺栓、所述變槳軸承與葉片連接螺栓的螺紋部分與光桿部分；和/或

所述變槳軸承與輪轂連接螺栓、所述變槳軸承與葉片連接螺栓與所述螺栓墊片和所述螺紋部分采用所述梁單元beam188進行連接；和/或

所述變槳軸承內圈和所述變槳軸承外圈之間的所述變槳軸承滾球按照實際個數采用彈簧單元combin39進行建模，使用預定義的力-變形曲線來定義所述變槳軸承滾球承受壓縮載荷的變剛度，每個所述變槳軸承滾球采用六個所述combin39單元輻條輪模擬，六個所述comin39單元相對于滾道水平面分別成±30°、±50°、±70°分布。

3.根據權利要求1所述的風機變槳軸承連接螺栓建模方法，其特征在于，

所述變槳軸承外圈和所述輪轂之間、所述葉片法蘭與所述葉片葉根部分之間、所述葉片法蘭與所述變槳軸承內圈之間均設置為摩擦接觸，其余部件之間的接觸關系設置為綁定接觸。

4.根據權利要求3所述的風機變槳軸承連接螺栓建模方法，其特征在于，

所述變槳軸承外圈和所述輪轂之間、所述葉片法蘭與所述葉片葉根部分之間和/或所述葉片法蘭與所述變槳軸承內圈之間的摩擦系數均為0.2。

5.一種風機變槳軸承連接螺栓強度校核方法，用于對權利要求1-4任一項所述的風機變槳軸承連接螺栓有限元模型進行極限強度校核，其特征在于，包括如下步驟：

對所述有限元模型設置不同的邊界條件，約束相關自由度與施加不同的極限工況；

利用有限元分析軟件對所述有限元模型進行求解，得到所述變槳軸承與輪轂連接螺栓、所述變槳軸承和葉片連接螺栓的極限強度。

6.根據權利要求5所述的風機變槳軸承連接螺栓強度校核方法，其特征在于，

所述約束相關自由度為主軸假體部分后端面節點的所有自由度全約束，分別在所述3個葉片葉根部分中心處設置一個主節點，通過剛性梁單元beam188將其與所述葉片葉根部分上端面節點進行連接，將所述3個葉片葉根處的極限載荷傳遞到所述3個葉片上，其中，所述極限載荷為3個葉片葉根部分中心處的極限載荷。

7.根據權利要求5所述的風機變槳軸承連接螺栓強度校核方法，其特征在于，所述利用有限元分析軟件對有限元模型進行求解，包括：

向所述變槳軸承與輪轂連接螺栓、所述變槳軸承與葉片連接螺栓施加最大預緊力；

基于所述最大預緊力施加不同的極限載荷；

進行所述極限工況的加載與計算。