MW+级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度分析.pdf

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1、MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度分析晁贯良S苏凤宇S周胜2，董姝言S齐涛S何海建1(1.许昌许继风电科技有限公司，河南许昌461000;.河南新飞电器有限公司，河南新乡453000)摘要：针对MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度设计问题，运用有限元软件ANSYS建立轮毂与主轴连接螺栓仿真模型；通过对轮毂与主轴连接螺栓的受力分析、螺栓有限元模拟方法的研究，基于GL规范，分别利用有限元方法和工程计算，对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明，螺栓强度和滑移面剪切力满足设计要求。该研究为风机轮毂与主轴连接螺栓强度校核提供了参考。关键词：轮毂；主轴；螺栓；风轮坐标系中图分类

2、号：TH128;TM315文献标识码：A文章编号：1001-2257(2016)07-0038-04StrengthAnalysisforHub-mainShaftBoltConnectioninMWWindTurbineCHAOGuanliang1,SUFengyu1,ZHOUSheng2,DONGShuyan1,QlTao1,HEHaijian1(1.XuchangXJGroupWindPowerTechnologyCompany,Xuchang461000,China；2.HenanXinfeiElectricCompany,Xinxiang453000?China)Abstract

3、：Inresponsetothedesignproblemsofthehub-mainshaftboltconnectionforaMWwindturbine,theANSYSsoftwareisutilizedtoestablishasimulatedmodelofanalysisforhub-mainshaftbolt,theresearchontheFEMmodelingmethodofbolt,andtheGLspeciii-cation,astrengthanalysisandcontactsurfaceslipanalysisareconductedforfortheFEMme

4、thodandengineeringcomputationrespectively.Theresultsindicatethatthisboltconnectionsatisfiesthedesignrequirement.Theresultscanprovidesomereferencesfortheboltconnectionofhubandmainshaft.Keywords：hub；main-shaft；bolt；rotorcoordinatesystemANSYS有限元软件对该连接螺栓进行强度分析，0引言并采用工程算法对该连接接触面进行滑移分析。轮毂与主轴连接螺栓是风力发电机组最

5、重要1受力分析的连接螺栓之一，其安全性决定了整个风机的安全性。由于风轮在正常工作状态下是转动的，连接轮轮毂与主轴连接螺栓剖面视图如图1所示。其毂与主轴的螺栓要承受动态载荷，极易发生疲劳破中，外圈为轮毂、主轴与风轮盘连接螺栓，内圈为轮坏。因此，为了提高风力发电机的安全性，必须对毂与主轴连接螺栓。轮毂与主轴连接螺栓受到的轮毂与主轴连接螺栓进行极限及疲劳强度分析13。载荷包括轴向载荷、弯矩和转矩，其中，倾覆力矩目前，涉及风力发电机螺栓连接的标准主要有M#和轴向力产生的变形主要由螺栓承受；转矩GL规范，VDI2230以及EN19933-1-9[45。在和径向力Fp产生的剪切力，主要由预紧后轮毂此，

6、根据GL规范和EN19933-1-9标准，借助与主轴接合面产生的摩擦力来抵抗。因此，对于螺收稿日期：2016-05-06作者筒介：晁贯良（1985—），男，河南漯河人，助理工程师，主要从事风电机组有限元分析。栓连接强度分析来说，除对螺栓进行强度分析之纹孔连接。整个有限元模型节点数为249653,单元外，接触面是否发生滑移也要进行分析。数为150675。根据实际装配关系，建立如表2所示的接触关系，其中，摩擦系数为0.2。图1轮毂主轴连接螺栓剖视图图2轮毂与主轴连接螺栓有限元模型2螺栓属性表2接触关系零件轮毂主轴风轮盘垫片该连接内外圈螺栓均为10.9级双头螺柱，其屈轮毂/摩擦一一服强度为940

7、MPa，采用液压上紧方式，分散系数为±9%，螺栓的相关参数如表1所示。主轴一/摩擦一表1螺栓参数风轮盘一一/绑定垫片绑定一一/名称内圈外圈分布圆直径/mm12151350注：两部件无接触用一表示；同一部件用/表示类型双头螺柱双头螺柱32材料及边界条件型号M36M36模型中轮毂为球墨铸铁铸，螺栓、垫片及主轴等级10.910.9材料为结构钢，其材料属性如表3所示。风力发电数量4848机不同工况下，主轴与轮毂之间均无相对移动，