风电机组法兰螺栓连接建模与仿真技术研究

摘要

风轮是风力发电机上重要的组成部分,叶片气动载荷通过轮毂与主轴的连接法兰传递给变速及发电系统,工作的可靠性直接关系到风力发电机组的安全。论文采用接触强度分析理论,对大型风力发电机组法兰螺栓连接的设计计算方法进行了研究。建立了轮毂法兰的连接刚度模型,研究了螺栓连接的力学特性,通过对比给出了合适的法兰连接仿真方法。论文的主要内容如下:
　　1.法兰螺栓连接的工程计算分析。研究了VDI2230高强度螺栓连接设计标准中的设计思想,以轮毂与主轴的连接法兰为对象,研究了螺栓预紧力与工作载荷的关系,并建立了法兰连接的刚度等效模型,通过设计计算给出了螺栓的初始预紧力,并计算得到了不同工况下螺栓的工作应力。
　　2.法兰螺栓连接的有限元建模技术研究。研究了螺栓螺纹旋合副的受力特性,建立其等效的接触刚度模型,并依据其总结出了一种法兰连接有限元模拟方法,针对此方法和以往的模拟方法分别建立有限元模型,从理论与实验的对比结果来看,这种模拟方法更适用于轮毂主轴法兰连接的仿真分析。
　　3.轮毂与主轴法兰螺栓连接的分析计算。利用提出的方法对轮毂主轴法兰连接螺栓进行建模分析,得到了各工况下螺栓的应力结果,并对比分析了螺栓组的危险截面应力,对危险螺栓处的法兰连接进行了安全校核。