大型风力发电机组高强度螺栓预紧力矩的探讨.pdf

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1、大型风力发电机组高强度螺栓预紧力矩的探讨涂刚，余国城，何丽萍(浙江运达风电股份有限公司，杭州310012)摘要：高强度螺栓作为风力发电机组主要零部件的重要联接元件之一，其联接的可靠性，将直接关系到风力机运行的安全。实际应用过程中，由于影响高强度螺栓联接可靠性的因素较多，稍有不慎就可能危及风力机运行的安全。对直接影响高强度螺栓联接可靠性的预紧力矩和相关的安装工艺提出一些初步的看法，供相关人员参考。关键词：风力机；高强度螺栓；预紧力矩中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1004—3950(2011)03—00

2、27—03Probeintothetighteningtorqueofhigh-strengthboltsinlarge-scalewindturbinesTUGang，YUGuo—cheng，HELi-ping，etal(ZhejiangWindeyCo．，Ltd，Hangzhou310012，China)Abstract：Thereliabilityofhigh—strengthbolts，whichisoneoftheimportantconnectedcomponents，hasaclosebear-in

3、gonthesafetyofwindturbines．Inactualoperation，thereareSOmanyfactorswhichcouldinfluencethereliabilityofhigh—strengthboltsthatonepeccadillocouldendangerthesafetyofwindturbines．Theoipinionsaboutthepre—tightingtorque，whichhasdirectinfluenceonthereliability，andinst

4、allationprocessaregiven，andcouldbetakenforrefer—enCe．Keywords：windturbine；high—strengthbolts；pre-tighteningtorque0引言1拧紧力矩系数大型风力发电机组是由一些相关部件通过一定的联接方式组成的一台整机。其中高强度螺栓是联接这些主要零部件的重要元件之一，如桨叶与轮毂、风轮与主轴、机舱与塔架、塔架与基础等。因此螺栓联接是否可靠，将直接关系到风力机运行的安全。为了增加螺纹联接的可靠性，提高防松能力，以及防止受横

5、向载荷的螺栓联接因相对滑动而产生剪切破坏，风力机的主机厂家在机组的装配过程中，对所使用的高强度螺栓一般都会采取预紧措施。但在实际操作过程中，螺栓的质量、装配工艺、使用的工具等，都直接影响螺栓的预紧力。本文就直接影响螺栓预紧力的两个主要系数，拧紧力矩系数、摩擦系数和相关的安装工艺提出一些初步的看法，可供相关人员探讨和参考。根据《机械设计手册》可知，作用于螺栓上的预紧力矩肘与产生在螺栓上的轴向拉力F(即预紧力)有如下关系式⋯：M=KFd(1)式中：K一拧紧力矩系数；d一螺栓公称直径，mm。拧紧力矩系数K可用下式表达¨

6、‘21：K=知⋯¨毙(簇)㈤n翕喀(9旭)+毙(杀毒)‘2)式中：d：一螺纹中径，mm；9一螺纹升角；p。一螺纹当量摩擦角，P，=arctgtz。怛1；p。一螺纹当量摩擦系数；肛一螺母与被联接件支承面问的摩擦系数；D。一螺栓头(或螺母)正六边形内切圆收稿日期：2011—03—11作者简介：涂刚(1979一)男，湖北荆门人，工程师，从事大型风力机的机械设计及产品质量管理工作。绺缛乒程2011年，第3期一27—直径；d。一与螺栓相联接零件的孔径。为使计算简化，在一般机械设计中常假设肛=p。(因被联接件与摩擦副的材料基

7、本一致，假设符合工程实际)⋯。从式(1)可以看出，拧紧力矩系数K决定了拧紧力矩在转换成轴向拉力F(即预紧力)中所占的比例。因此，这个系数对研究在螺栓上产生的轴向拉力F显得很有意义。从式(2)可知，影响拧紧力矩系数K值的主要因素有螺栓的几何尺寸、螺栓及摩擦副间的摩擦系数肛及相联接零件的孔径。但就标准的高强度螺栓而言，一旦螺栓的规格型号确定后，其直径、螺距、螺纹升角等都是一定值，所以螺栓的几何尺寸对K值的变化影响不是很大。只有摩擦因素的变化对高强度螺栓的预紧力会产生较大的影响。由工程实践发现，螺栓及被联接件表面的粗糙

8、度、螺栓是否使用润滑剂、润滑剂的种类及具体的应用的工艺等都会对系数K产生影响。随着接触表面摩擦条件的不同，转换成的预紧力也各不相同。螺栓润滑条件越好，摩擦系数越小，即拧紧力矩系数鬣越小，同一预紧力矩下转化的预紧力越大。但过大的预紧力可能会导致螺纹连接的失效。同样当螺栓润滑条件不好时，K值就会过大，在同一预紧力矩下，转化成的预紧力越小，就有可能达不到设计的预紧要求。虽然式(