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风机轴承与轮毅连接螺栓的强度分析

发布于:2016-01-17 20:07
轴承强度分析

      变桨轴承与轮毅连接螺栓是风电机组最重要的连接螺栓之一,其安全性决定了整个风机的安全性。由于载荷的复杂特性,变桨轴承与轮毅连接螺栓承受动态载荷,在动态载荷长期作用下,该连接螺栓极易遭到疲劳破坏,因此为了提高风力发电机的安全性,必须对变桨轴承和轮毅连接螺栓进行强度分析。行业规范为德国劳式船级社针对风电行业提出的一个强制性认证标准,该标准明确指出需对结构性螺栓进行极限和疲劳分析,提出了疲劳分析的一般流程及做法。研究以某MW型风电机组为例,使用有限元方法和理论方法对该连接螺栓在某极限工况下进行静强度分析,同时基于GL规范和标准对该连接螺栓进行疲劳分析。
      变桨轴承与轮毅和叶片连接螺栓示意图所示,其中外圈为变桨轴承与轮毅的连接螺栓,内圈为变桨轴承和叶片的连接螺栓。研究主要研究外圈螺栓即变桨轴承与轮毅连接螺栓的极限强度和疲劳强度。变桨轴承所受的力较为复杂,但总的说来分为轴向F、径向力,倾覆力矩及扭矩。对于变桨轴承与轮毅连接螺栓来说,主要承受的是轴向力和倾覆力矩,径向力和扭矩则主要由轴承滚道及接合面摩擦力承受。因此对于螺栓的强度分析来说,除对其极限强度和疲劳强度进行分析之外,接触面是否发生滑移也要进行分析
      轮毅与变桨轴承连接螺栓的分析模型包括轮毅、变桨轴承、螺栓、垫片以及叶根部分,为简化模型提高网格质量,模型中删除了小的倒角、螺栓孔等不利于网格划分的几何特征。由于结构的对称性,研究取三分之一的风轮作为研究对象,整个有限元模型如图模型中轮毅、变桨轴承外圈、内圈、垫片及叶根均采用实体建模,其中轮毅网格为Solid187单元,其余实体的网格为Solid186单元,螺栓采用beam188单元模拟,螺栓的头尾两端采用载荷伞的形式来分别模拟垫片压紧和螺纹的作用,轴承滚珠通过link180单元的受压不受拉的特性来模拟,变桨轴承与轮毅连接螺栓局部放大模型。在叶根部位建立加载点,通过载荷伞将载荷传递到叶根。整个有限元模型的节点数为746756,单元数为271909。根据实际的装配关系,建立的接触关系所示,其中摩擦系数为0.20模型中所使用的材料如表所示。



                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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