[发明专利]一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法

说明书

本发明涉及一种风机轴‑齿轮箱法兰连接校核方法。本发明主要是解决现有校核方法存在的校核参数的范围不够全面和难以满足先进风机设计需要的技术问题。本发明采用的技术方案是：该校核方法的步骤如下：步骤1计算由齿轮箱重力产生的倾覆力矩M，步骤2，计算倾覆力矩产生的最大螺栓预紧力损耗值Fsubgt;损/subgt;，步骤3，计算法兰接触面产生的接触压力psubgt;v/subgt;，步骤4，计算抵消倾覆力矩后螺栓预紧力产生的最大扭矩T'，步骤5，计算扭矩抗滑移安全系数Ssubgt;1/subgt;，进行倾覆力矩作用下扭矩抗滑移校核，步骤6，计算重力抗滑移安全系数Ssubgt;2/subgt;，进行重力抗滑移校核，步骤7，利用UG三维建模软件建立法兰连接有限元模型；步骤8，计算法兰接触面强度安全系数Ssubgt;3/subgt;，步骤9，进行法兰连接总校核。

技术领域

本发明涉及一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法，它属于校验风力发电机传动部件是否安全的技术领域。

背景技术

法兰连接具有可拆卸、传递扭矩大、结构可靠等优点，被广泛应用于新能源、石油化工、汽车制造等领域。法兰连接的主要部件为两个法兰盘和若干螺栓，通过螺栓的预紧力，两个法兰盘相互挤压、紧密接触，可以传递一定的扭矩。主轴与齿轮箱是风力发电机的核心运动部件，它们之间的传动连接显得尤为重要。考虑到风力发电机运行中传递扭矩大的特点和维修的便捷性，一般采用法兰连接的方式对主轴和齿轮箱进行连接。传统的法兰连接校核计算一般更加关注对法兰连接疲劳强度的校核，虽然借助有限元软件对法兰连接进行了精确的计算，校核了螺栓、法兰等的疲劳强度，但忽视了对法兰连接抗滑移性和接触面强度的校核。

随着风力发电机的大型化和对高可靠性要求的提高，传统校核方法校核参数的范围不够全面，无法满足先进风机的设计需求。在风机法兰连接的校核计算现有技术领域，如中国发明专利申请公布号为CN 109241546A，发明名称为“一种风机塔筒连接法兰疲劳强度的校核方法”的发明申请专利中，虽然通过有限元软件作非线性计算，得到了法兰连接表面剪应力的关系和连接法兰的疲劳损伤值，但对于风机设计而言，仅仅对法兰连接进行疲劳强度校核并不足以满足风机设计的需要。

发明内容

本发明的目的是解决现有校核方法存在的校核参数的范围不够全面和难以满足先进风机设计需要的技术问题，提供一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种风机轴-齿轮箱法兰连接校核方法，其校核步骤如下：

步骤1，通过下述公式(1)计算由齿轮箱重力产生的倾覆力矩M，

M＝G·s                      (1)

式(1)中，G为齿轮箱重力，s为齿轮箱重心到接触面的水平距离；

步骤2，考虑法兰外圈分布螺栓，通过下述公式(2)计算倾覆力矩产生的最大螺栓预紧力损耗值F_损，

式(2)中，z₂为法兰外圈螺栓数量，r₂为外圈螺栓中心线到法兰圆心的距离；

步骤3，通过下述公式(3)计算法兰接触面产生的接触压力p_v，

式(3)中，F₀为法兰单个螺栓预紧力，z为法兰螺栓总数量，d₁为法兰内圈螺栓所在圆轨迹直径，d₂为法兰外圈螺栓所在圆轨迹直径；

步骤4，通过下述公式(4)计算抵消倾覆力矩后螺栓预紧力产生的最大扭矩T'，