一種風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓強度計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電技術領域，尤其涉及一種風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法。
【背景技術】
[0002]主軸與輪轂的連接是通過螺栓來實現的，螺栓不能要承受預緊力的作用，還要承受來自己輪轂中心的載荷，這對輪轂與主軸連接螺栓提出了很高的要求。為了滿足強度要求，一般都是用標準提供的經驗公式進行分析計算，而其中有許多簡化條件使計算精度很低。為了確保主軸與輪轂的連接螺栓的安全可靠運行，常采用加大安全系數的方法。因為對主軸與輪轂的連接螺栓進行精確的優化設計和精確的強度分析尤為重要。采用聯合分析的方法，利用UG軟件和ANSYS有限元分析軟件對風力發電機主軸與輪轂的連接螺栓進行了強度計算和受力分析。通過UG軟件作出主軸與輪轂的連接螺栓的模型圖，根據作圖的方法和步驟對模型圖進行了參數化設計。并將UG模型圖轉化成格式再導入ANSYS分析軟件中進行有限元分析。分析結果表明:該方法能夠比較準確地反映輪轂受力和變形情況，與理論估算相比具有計算精確、輪轂結構布局合理、重量輕、修改方便等優點。
【發明內容】
[0003]針對以上缺陷，本發明的目的是提供一種風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法，從而有利于能夠更加精準計算主軸與輪轂的連接螺栓的強度性能，且可同時計算多個工況，擴大適用范圍。
[0004]為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現:
[0005]一種風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法，通過現有的有限元軟件為平臺實施建模，最后定義各個部件材料屬性，進行計算，得出載荷和螺栓應力的曲線關系圖，然后再結合螺栓標準算出應力和疲勞壽命，建模過程中主要包括以下步驟:
[0006](I)首先，把主軸、輪轂和螺栓考慮進來，建立有限元模型
[0007](2)其次，輪轂與主軸、螺栓與主軸建立面與面接觸關系，實現傳力。
[0008](4)輪轂采用實體單元SOLID187 ;主軸采用無中間節點的實體單元SOLID185，螺栓桿采用梁單元模擬，螺栓頭采用SHELL單元模擬。螺栓與輪轂采用共節點來實現螺紋連接。
[0009](5)輪轂中心建立節點，節點通過MPC單元與輪轂建立剛度連接。
[0010]本發明所述的風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法的有益效果為:所執行步驟首先通過在有限元軟件中進行建模，將輪轂、主軸采用實體單元模擬；此外，還包括在輪轂中心節點施加載荷，對主軸施加全部約束；最后定義各個部件材料屬性，計算得出變形及應力云圖；從而有利于精準的計算輪轂與主軸連接螺栓的強度性能，且可同時計算多個工況，有利于節省時間、節約成本，非常適于大范圍推廣。
【附圖說明】
[0011]下面根據實施例和附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0012]圖1是本發明實施例所述風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法的計算模型；
[0013]圖2是本發明實施例所述風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法的細節模型。
[0014]圖中:
[0015]1、輪轂；2、主軸；3、螺栓；
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發明所述的風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法，其步驟主要包括:
[0017](I)以現有的有限元軟件為平臺，實施建模，首先把主軸2、輪轂I和螺栓3考慮進來，建立有限元模型；
[0018](2)其次，輪轂I與主軸2、螺栓3與主軸2建立面與面接觸關系，實現傳力。
[0019](3)輪轂I采用實體單元SOLID187 ;主軸2采用無中間節點的實體單元SOLID185，螺栓3桿采用梁單元模擬，螺栓頭采用SHELL單元模擬。螺栓3與輪轂I采用共節點來實現螺紋連接。輪轂中心建立節點，節點通過MPC單元與輪轂建立剛度連接。
[0020]對有限元模型施加彎矩，得到外力和螺栓應力的一個關系圖，結合馬爾可夫矩陣，算出螺栓的疲勞壽命。
另外，施加位置約束的具體方式為:主軸施加全部約束。
【主權項】
1.一種風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法，其特征在于:精確的算出螺栓受力與外力的內在關系，有利于評估螺栓的壽命和強度。
2.根據權利要求1，把主軸、輪轂和螺栓考慮進來，建立有限元模型。
3.根據權利要求1，輪轂與主軸、螺栓與主軸建立面與面接觸關系，實現傳力。
4.根據權利要求1，輪轂采用實體單元S0LID187;主軸采用無中間節點的實體單元S0LID185，螺栓桿采用梁單元模擬，螺栓頭采用SHELL單元模擬。螺栓與輪轂采用共節點來實現螺紋連接。
5.根據權利要求1，所述的風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法，其特征在于:采用更好的模擬螺栓受力情況。
【專利摘要】一種風力發電機組輪轂與主軸連接螺栓計算方法，通過現有的有限元軟件為平臺實施建模，最后定義各個部件材料屬性，進行計算，得出變形及應力云圖，建模過程中主要包括將首先通過在有限元軟件中進行建模，將輪轂和主軸采用實體單元模擬，螺栓采用梁單元模擬；對主軸施加全部約束；本發明有益效果為：有利于精準的計算輪轂與主軸連接螺栓的強度性能，且可同時計算多個工況，有利于節省時間、節約成本，非常適于大范圍推廣。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104699912
【申請號】CN201510132807
【發明人】章建鋒
【申請人】北京博比風電科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月25日