[实用新型]一种减小法兰弯角处应力的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种减小法兰弯角处应力的结构，属于风力发电技术领域。

背景技术

风力发电机组塔筒顶部一般包括：机舱、偏航轴承、刹车盘、顶部法兰几个部件。对于风力发电机组塔顶法兰的设计，目前一般根据《Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010_R1》规范要求进行初步设计，但是塔顶法兰和其它位置常规法兰的不同在于：它的结构是非对称的，受力形式和常规法兰也不相同，偏航刹车盘外侧并不和法兰外侧对齐，这样对于顶部法兰弯角处来说，相当于形成了一个悬臂结构，此处的应力集中现象明显。同时，由于焊缝位置距弯角处很近，焊缝区域也会有高应力，焊缝极有可能发生疲劳破坏。鉴于这种情况，如何减小弯角处应力对顶部法兰来说是很关键的。对于顶部法兰的设计，要借助有限元这个有力的工具，针对顶部法兰弯角处和焊缝位置进行极限强度和疲劳强度的校核。目前，减小弯角处应力的方法主要是加大弯角过度半径，或者增加筒壁的厚度，同时下移焊缝位置，让焊缝远离应力集中区域。这样做能够在一定程度上减小弯角处应力，但是由于是悬臂结构，通过有限元分析，效果并不是很明显，前后应力相差在几兆帕以内。。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种减小法兰弯角处应力的结构，能够有效减小弯角处应力，同时也减小了焊缝位置疲劳破坏的可能性，解决背景技术存在的上述问题。

本实用新型的技术方案是：一种减小法兰弯角处应力的结构，包含成为一体的法兰体和法兰盘，法兰盘的直径大于法兰体，法兰盘与法兰体的弯角处截面形状为圆弧线与斜线的组合，法兰体边缘线平滑连接圆弧线，圆弧线平滑连接斜线，斜线平滑连接法兰盘边缘线。

所说的斜线与法兰盘边缘线之间的夹角角度和斜线的长度，根据实际结构进行调整确定。

通过增加这个角度，可以有效减小弯角处截面尺寸的变化率（相对于增加弯角处过度半径的方法），增大弯角处截面的面积，这样就能够有效减小结构的应力集中现象。

本实用新型的积极效果是：通过增加这条斜线，能够有效降低应力，与现在通用方法相比（增大弯角过度半径），整体结构不调整，就能够满足强度要求；同时，由于减小了弯角处应力，使得焊缝位置的应力也相应减小，能够在不下移焊缝的情况下满足疲劳强度要求。这样，使得法兰脖子的长度也减小，减小了法兰加工材料的浪费，提高经济效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例的示意图；

图中：法兰体1、法兰盘2、法兰体边缘线3、圆弧线4、斜线5、法兰盘边缘线6。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。

一种减小法兰弯角处应力的结构，包含成为一体的法兰体1和法兰盘2，法兰盘的直径大于法兰体，法兰盘与法兰体的弯角处截面形状为圆弧线4与斜线5的组合，法兰体边缘线3平滑连接圆弧线，圆弧线平滑连接斜线，斜线平滑连接法兰盘边缘线6。所说的斜线与法兰盘边缘线之间的夹角为5度。

通过增加这条斜线，能够有效降低应力，与现在通用方法相比（增大弯角过度半径），能够在不调整整体结构（比如增大连接塔筒直径等）能够满足强度要求。同时，由于减小了弯角处应力，使得焊缝位置的应力也相应减小，能够在不下移焊缝的情况下满足疲劳强度要求。这样，使得法兰脖子的长度也减小，减小了法兰加工材料的浪费，提高经济效益。