风电机组螺栓拧紧方法及预紧力控制分析

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1、技术

2、Technology风电机组螺栓拧紧方法及预紧力控制分析谷小辉，徐帆，赵少伟，凡增辉（南车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部，湖南株洲412001）摘要：通过对风电机组高强度螺栓的拧紧方法及其实现原理的介绍，分析了相应的预紧力控制方法，并结合工程案例对液压拉伸法进行了分析。最后，对螺栓拧紧方法的特点进行了分析以指导实际应用选择。关键词：风电机组；螺栓拧紧；预紧力控制；液压拉伸法中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1674-9219(2012)10-0090-05AnalysisofWindTurbineBoltTighteningM

3、ethodsandPreloadingControlGuXiaohui,XuFan,ZhaoShaowei,FanZenghui（CSRZhuzhouElectricLocomotiveResearchInstituteCo.,Ltd.,WindPowerBusinessUnit,Zhuzhou412007,China)Abstract:ThetighteningmethodsandimplementationprinciplesofHigh-strengthboltareintroduced,andthecorrespondingpreloadin

4、gcontrolmethodisanalyzed,alsomakesaverificationanalysisoftheHydraulicStretchMethodbasedonengineeringcase.Finally,itmakesacomparativeanalysisofbolttighteningmethodstoguidepracticalapplication.Keywords:windturbine;bolttightening;preloadingcontrol;hydraulicstretchmethod[3-5]0引言法、旋

5、转角度拧紧法和液压拉伸预紧法。1.1扭矩拧紧法在兆瓦级风电机组装配过程中，各零部件特别是重要目前，在风电行业中最为广泛使用的螺栓连接预紧工承载、传动部件的装配，都采用高强度大直径螺栓进行连接。艺为扭矩拧紧法，通过扭矩扳手设定的扭矩值来控制被连螺栓预紧后的结构获得夹紧力对于机组安全运行时载荷的接件的预紧力，其优点是简单、直观。[1]传递至关重要，在风电机组设计时要求重点考虑。而实扭矩拧紧法拧紧螺栓时的拧紧力矩计算公式如下：[2]-3际应用中，螺栓拧紧需要考虑的因素又比较复杂。因此，M=KQd×10（1）采用合适的拧紧方法对螺栓实施紧固以使其达到设计要求

6、其中，M：拧紧力矩，N·m；的预紧力是保证风电机组功能正常实现及整机安全的重要Q：预紧力，N；保障。K：计算系数；本文探讨了高强度大螺栓的拧紧方法及其原理，并就d：螺栓的公称直径，mm。液压拉伸预紧法在某兆瓦级风电机组装配中的实际应用进则预紧力为：。（2）行了验证分析。1.2旋转角度法螺母（或螺栓）拧紧时的旋转角度与螺栓伸长量和被1螺栓拧紧方法拧紧件松动量的总和大致成比例关系，因而可采用按规定旋转角度来达到预定预紧力的方法。在最初拧紧时，先确目前，比较常见和通用的大螺栓拧紧方法有扭矩拧紧定极限扭矩，把螺栓一直拧到极限扭矩，再转过一个预定90风能Win

7、dEnergyTechnology

8、技术的角度，这就是旋转角度拧紧法。2螺栓预紧力的控制螺栓伸长量ΔL与预紧力Q的关系为：螺栓的预紧力关系到被连接件的紧密性和可靠性，过（3）大或过小的预紧力都会对连接质量产生影响。螺栓预紧力其中，L：螺栓长度，mm；过大，会出现超拧现象；螺栓预紧力过小，则保证不了连ΔL：螺栓变形伸长量，mm；接强度和质量。控制螺栓预紧力是实际工作中必须注意的[6]E：弹性模数，MPa；问题。2A5：螺栓的平均截面积，mm。2.1通过拧紧力矩控制预紧力1.3液压拉伸预紧法拧紧力矩与螺栓预紧力呈线性关系，控制了拧紧力矩液压拉伸预紧技术利

9、用液压拉伸器完成螺栓的预紧工的大小，就可以通过实验或者理论的方法得到预紧力值。作。如图1，其工作原理是利用超高压油泵产生的伸张力，但在实际中，由于受摩擦系数和几何参数偏差的影响，在使被施加力的螺栓在其弹性变形区内被拉长，螺栓直径轻一定的拧紧力矩下，预紧力变化比较大，故通过拧紧力矩微变形，从而使螺母易于松动，另外也可以作为液压过盈来控制螺栓预紧力的精度不高，其误差约为±25%，最大连接施加轴向力的装置，进行顶压安装。可达±40%。一般来说，控制拧紧力矩精度较高的工具是液压拉伸预紧技术利用液压拉伸器完成螺栓的预紧工测力矩扳手和限力矩扳手。作。在螺栓材料的

10、弹性范围内，螺栓伸长量与所施加的轴2.2通过螺母转角控制预紧力向载荷成正比，其计算公式为：根据需要的预紧力计