[发明专利]风力发电机传动链连接螺栓强度评估方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机传动链连接螺栓强度评估方法，包含：建立风力发电机组整体的几何模型；对风力发电机组整体中的各部件进行网格划分并设置材料属性；定义风力发电机组整体中的各部件之间的接触耦合形式；将加载点设置于轮毂中心位置，与主轴建立载荷伞传递载荷，在塔底位置施加固定约束；施加载荷计算连接螺栓在多种极限工况下的极限强度以判断连接螺栓是否符合要求；施加载荷计算连接螺栓的疲劳强度以判断连接螺栓是否符合要求。本发明提供的风力发电机传动链连接螺栓强度评估方法，通过更加准确的建模方式，更加全面的极限工况选择以及更加科学的参数计算方法，使得螺栓的极限工况受力和疲劳强度计算更加精确。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机传动链连接螺栓强度评估方法。

背景技术

为了风机的运行安全，对于机舱传动链高强连接螺栓，通常需要评估其在风机运行过程中极限载荷下的极限强度是否超过螺栓生产时设计的设计极限强度，以及20年生命周期内的疲劳强度满足设计要求。

然而现有的评估方法，建模不够准确，极限载荷的选取方法不够科学，且螺栓疲劳强度计算方法也不够精确。

发明内容

本发明提供了一种风力发电机传动链连接螺栓强度评估方法，采用如下的技术方案：

一种风力发电机传动链连接螺栓强度评估方法，包含：

建立风力发电机组整体的几何模型，风力发电机组整体包含发电机组传动链、偏航系统和塔架，发电机组传动链包括主轴、风轮锁定盘、机舱座、轴承座、齿轮箱、齿轮箱弹性支撑、连接螺栓、发电机和发电机架，偏航系统包括偏航轴承、偏航制动盘、偏航制动器和偏航驱动；

对风力发电机组整体中的各部件进行网格划分并设置材料属性；

定义风力发电机组整体中的各部件之间的接触耦合形式；

将加载点设置于轮毂中心位置，与主轴建立载荷伞传递载荷，在塔底位置施加固定约束；

施加载荷计算连接螺栓在多种极限工况下的极限强度以判断连接螺栓是否符合要求；

施加载荷计算连接螺栓的疲劳强度以判断连接螺栓是否符合要求。

进一步地，对风力发电机组整体中的各部件进行网格划分并设置材料属性的具体方法为：

采用一阶单元对对风力发电机组整体中的各部件进行网格划分并设置材料属性。

进一步地，发电机、齿轮箱和偏航驱动根据重心位置定义为mass单元，并赋值各个部件的x/y/z轴的惯性矩。

进一步地，连接螺栓定义为beam188单元，并以螺栓公称直径定义beam188单元的截面积，连接螺栓与周边部件采用梁杆单元进行连接。

进一步地，机舱座和轴承座之间采用带摩擦的标准接触；

齿轮箱弹性支撑和机舱座之间采用带摩擦的标准接触；

齿轮箱和主轴之间采用刚性连接；

发电机与发电机架之间定义弹簧单元进行连接；

齿轮箱与齿轮箱弹性支撑定义弹簧单元进行连接。

进一步地，在对塔架进行建模时，截取其顶部25m长的范围进行建模。

进一步地，多种极限工况包括风轮锁定工况、第一运行极限工况和第二运行极限工况。

进一步地，施加载荷计算连接螺栓在多种极限工况下的极限强度以判断连接螺栓是否符合要求的具体方法为：

加载螺栓预紧力，对于风轮锁定工况及极限运行工况施加螺栓目标预紧力；