基于ANSYS的风机轮毂与主轴连接螺栓的强度分析.pdf

《基于ANSYS的风机轮毂与主轴连接螺栓的强度分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械工程!J币MECHANICALENGINEER基于ANSYS的风机轮毂与主轴连接螺栓的强度分析李宝明-，刘建斌z，田家彬2，徐蕊璇2(1．北车风电有限公司，济南250022：2．济南轨道交通装备有限责任公司，济南250022)摘要：风力发电机在运行过程中，各部件问螺栓连接不仅要承受弯矩，还要承受转矩，受力情况十分复杂，采用一般力学计算的方法，无法准确计算出螺栓的受力情况。文中根据轮毂与主轴间的螺栓受力分析，通过在ANSYSl5．0软件中采用APDL命令，对轮毂和主轴问螺栓连接进行详细建模，实现了螺栓的静强度分析，分析结果显示轮毂与主轴连接螺栓满足设计要求。关键词：风机；螺栓；ANS

2、YS；仿真建模中图分类号：TH123．3文献标志码：A文章编号：1002-2333(2016)10-0181-03StrengthAnalysisoftheConnectingBoltbetweenHubandShaftforWindTurbineBasedonANSYSLIBaomin91．LIUJianbi#,TIANJiabin2,XUBixuan2(1．CNRWindTurbineCo．，Ltd．，Jinan250022，China；2．JinanRailwayVehiclesEquipmentCo．，Ltd．，Jinan250022，China)Abstract：During

3、thewindturbineworkingprocess，connectingboltsbearbendingmomentandtorque，whichcannotbecalculatedaccuratelyusinggeneralmechanicscalculationmethod．Accordingtotheforceanalysisofconnectingboltsbetweenhubandshaft，afiniteelementmodelisbuilt，andthestrengthanalysisisearriedoutusingAPDLcommandinANSYS15．0so

4、ftware．Theanalysisresuhsshowthattheconnectingboltsbetweenhubandshaftcanmeetthedesignrequirements．Keywords：windturbine；bolt；ANSYS；simulationanalysis0引言目前，在风力发电机产品的开发过程中，除了对主轴、轮毂、主机架及塔筒等大部件做全面的强度分析，还需要对它们之间的高强度螺栓进行强度分析。风力发电机大部件和各部件间连接螺栓的强度分析是风力发电机研发阶段的重要组成部分Ⅲ。本文以风机轮毂主轴问连接螺栓为例，对风机产品的螺栓强度分析进行相关研究。轮毂

5、与主轴是风机的两大主要部件，风通过叶片将空气动能转化成机械能，进而通过轮毂、主轴、齿轮箱、发电机等将机械能转化成电能，在能量转换的过程中，轮毂和主轴连接螺栓受到复杂的交变载荷的影响，螺栓的强度能否满足要求对于整个风机的有效工作至关重要[21。所以，本文以某机型轮毂和主轴间螺栓连接为对象，对螺栓连接进行详细的静强度分析。1螺栓分析的建模方法对于螺栓的有限元分析通常有两种分析建模方法，一是对螺栓进行实体单元建模，用连续介质单元进行网格划分，这样虽然可以使有限元模型准确，还可精确得到螺栓零件的应力、应变分布，但是会使螺栓根部应力失真，螺纹连接处不真实圈；二是采用梁单元模拟实际的螺栓，并采用耦

6、合自由度的办法来体现螺栓的连接作用，这样可以大量节约计算机资源，效率较高，且梁单元模拟简化建模方法更贴近现实，可更好地得出螺栓的真实受力情况。本文分析采用的是梁单元模拟简化建模方法进行分析研究。2有限元模型的建立与分析2．j分析对象的材料属性风机轮毂与主轴间的连接螺栓在风机轮毂与叶片的重量以及外界风力的作用下，需传递风轮的转矩，并且承受风轮的重力以及风压造成的弯矩。所以，风机各部件连接处螺栓采用高强度螺栓。与普通螺栓不同的是，高强度螺栓能够承受更高强度的作用力，该螺栓与接触部件的材料参数如表1所示【4】。高强度螺栓的材料参数如表2所示[51。由表2可知，该高强度螺栓的屈服强度为940M

7、Pa。表1主轴、轮毂、螺栓材料参数表2高强度螺栓的材料及尺寸参数[参考文献][1]孙丽，陈立龙．我国阀门行业现状与发展趋势[J]．机电工程，2009(10)：103—104．[2]颜炳良，国产智能阀门定位器技术发展趋势与产品规划[J]仪器仪表用户，2015(3)：23—25．[3]宋银立．我国电力阀门现状及发展前景[J]．通用机械，2014(7)：24—26．[4]韩斐，宋笔锋，喻天翔，等．阀门可靠性技术研究现状和展望[J]．机床与液压，200