[發明專利]風力發電機組彈性支撐連接螺栓強度評估方法及裝置

在審

• 申請號: 202110833116.3
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113486562A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 董姝言;張楚翔;唐濤;何海建;楊揚;孟令銳
• 申請（專利權）人: 許昌許繼風電科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F111/04;G06F113/06;G06F119/04;G06F119/14
• 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: 張吉和

本發明涉及一種風力發電機組齒輪箱彈性支撐連接螺栓強度評估方法及裝置，通過在建立幾何模型的基礎上劃分網格并設置相鄰部件間的接觸關系和邊界條件，得到有限元模型；并對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最大螺栓預緊力和各極限工況載荷，以及施加最小螺栓預緊力和各疲勞工況載荷，以對彈性支撐連接螺栓的極限強度和疲勞強度進行評估和分析。本發明在有限元建模與強度校核方面既考慮了彈性支撐完整的載荷傳遞路徑，建立了比較全面的有限元模型，并且施加了靜止輪轂中心載荷校核彈性支撐連接螺栓極限和疲勞強度，使其受力更加真實，能夠實現風機齒輪箱彈性支撐連接螺栓的準確校核。

技術領域

本發明涉及風力發電設備性能檢測技術領域，尤其涉及一種風力發電機組齒輪箱彈性支撐連接螺栓強度評估方法及裝置。

背景技術

隨著風力發電機組功率的不斷增大，對機組的振動、安全穩定性等方面的要求也越來越高。安裝彈性支撐可以有效降低振動對整機的影響，提高風機的安全性能和使用壽命。齒輪箱彈性支撐連接螺栓用來連接齒輪箱、彈性支撐和主機架等部件，在風機運行中承受著復雜的動態載荷，分析彈性支撐連接螺栓的強度非常重要，避免螺栓失效對機組安全造成影響。

目前對彈性支撐連接螺栓的強度分析較少，多是采用有限元方法對彈性支撐本身進行分析，忽略了彈性支撐載荷傳遞路徑等相關部件所造成的影響。彈性支撐連接螺栓強度分析可借鑒彈性支撐強度分析的建模及加載方法，而現有的齒輪箱彈性支撐計算方法在建模時僅考慮了齒輪箱彈性支撐本身，忽略了齒輪箱和主機架等相關部件所造成的影響，并且在加載時簡化了彈性支撐所承受的載荷，無法反應真實的受力情況，從而使得齒輪箱彈性支撐的計算結果不夠準確。

發明內容

基于現有技術的上述情況，本發明的目的在于提供一種風力發電機組彈性支撐連接螺栓強度評估方法及裝置，考慮了比較完整的載荷傳遞路徑，使得彈性支撐連接螺栓受力更加真實，提高了螺栓強度計算的準確性。

為達到上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種風力發電機組齒輪箱彈性支撐連接螺栓強度評估方法，包括步驟：

建立風力發電機組中彈性支撐及其載荷傳遞路徑相關部件在內的幾何模型；

對所述幾何模型劃分網格，并設置相鄰部件間的接觸關系和邊界條件，得到有限元模型；

對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最大螺栓預緊力和各極限工況載荷，以得到彈性支撐連接螺栓應力值，利用該彈性支撐連接螺栓應力值校核彈性支撐連接螺栓的極限強度；

對彈性支撐連接螺栓有限元模型施加最小螺栓預緊力和各疲勞工況載荷，以得到彈性支撐連接螺栓載荷-應力曲線，并利用載荷-應力曲線將疲勞載荷譜轉化為應力譜，利用應力譜得到彈性支撐連接螺栓的疲勞強度。

所述劃分網格包括：

對齒輪箱和主機架采用十節點四面體高階單元進行劃分；

對齒輪箱彈性支撐采用二十節點六面體高階單元進行劃分；

對齒輪箱彈性支撐連接螺栓采用梁單元進行建模。

進一步的，對彈性支撐連接螺栓建立有限元模型包括：

在風機輪轂中心位置建立質量單元，通過mpc多點約束建立輪轂中心和齒輪箱端面的連接，以便于施加載荷；

在齒輪箱質心位置建立質量單元，通過mpc多點約束建立質心與齒輪箱之間的連接，以添加齒輪箱質量；

齒輪箱彈性支撐連接螺栓與主機架、連接螺栓與齒輪箱彈性支撐之間均采用梁單元連接。

進一步的，所述接觸關系包括：齒輪箱與彈性支撐之間設置摩擦接觸，主機架與彈性支撐之間設置綁定接觸。

進一步的，所述邊界條件包括約束主機架底部所有自由度。