风力发电机组螺栓预紧力与疲劳寿命研究.pdfVIP

· 机械制造 · 钟杰，·风力发电机组螺栓预紧力与疲劳寿命研究 风力发电机组螺栓预紧力与疲劳寿命研究 钟杰，吕杏梅 ，赵萍，欧阳华，杨霜 (南车株洲电力机车研究所有限公司。湖南 株洲412001) 摘 要 ：首先，通过有限元方法对风力发电中机架与夹紧法兰连接螺栓进行 了计算，得到了螺 栓疲劳损伤与预紧力之间的关系；然后综合考虑连接面分离准则、强度准则和疲劳准则。确定 了最佳的预紧力范围。 关键词 ：风力发电机；螺栓预紧力；疲劳寿命 中图分类号：TM315 文献标志码：A 文章编号：1671-5276(2014)06．0063．03 Effect0fPre．tensiononFatigueLifeofBoltinW indTurbine ZHONGJie，LVXing—mei，ZHAOPing，OUYang—hua，YANGShuang (CSRZhuzhouInstituteCo．，Ltd．，Zhuzhou412001，China) Abstract：Thefatiguedamageofboltsbetweenframeandclampingflangeisanalyzedunderdifferentpre—tighteningforcebyFEAto obtaintherelationshipbetweenthepre—tensionandfatiguedamage．Then，theoptimalpreloadrangeare determinedinconsideration ofthecontactstateof connexioninterface，ultimatestrengthandfetiguelife． Keywords：windturbine；boltpre—tension；fatiguelife 0 引言 连接螺栓是影响风力发电机组结构安全的关键部件 之一，由于承受较大载荷且工况复杂，目前风机中普遍采 用预紧螺栓连接的方案。螺栓预紧力研究主要基于四条 准则：分离准则；强度准则；疲劳准则 ；动力特性准则。本 文以某MW风力发电机组夹紧法兰与机架的连接螺栓为 例。在考虑分离准则和强度准则的前提下，重点针对螺栓 预紧力与其疲劳强度之间的关系进行研究。 图1 有限元网格模型 1 有限元模型的建立 在进行螺栓预紧力与其疲劳强度分析时．必须遵循分 离准则和强度准则，因此需对接触面的接触状态和螺栓强 1)几何模型 度极限进行计算。 使用三维建模软件 SolidWorks建立前机架、夹紧法 a)螺栓极限载荷 兰、齿轮箱壳体假体等几何模型，同时，根据分析要求对几 在进行夹紧法兰连接螺栓极限分析时．只需考虑螺栓 何模型进行了简化，将零散的 弓形橡胶垫简化为一个 预紧力载荷和轮毂中心载荷 ，表 1为静止轮毂中心Myz最 整体。 大的工况下的载荷。 2)有限元网格模型 将几何模型导人有限元前处理软件进行网格划分。得 表 1 Myz最大极限载荷 到有限元网格模型如图1所示。 工况 mx／kNm my／kNm mz／kNm fx／kN fy／kN kN 在分析中，齿轮箱、主框架、弓形橡胶垫、夹紧法兰、和 max 383．365 2975．45 —2836．62-51．1308-87．4936-403．452 螺母均采用 C3D8R(一次六面体减缩积分)，主轴简化为 梁单元：主轴与齿轮箱壳体