一種風(fēng)機(jī)外購(gòu)件強(qiáng)度校核工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件強(qiáng)度分析領(lǐng)域，尤其是指一種風(fēng)機(jī)外購(gòu)件強(qiáng)度校核 工具。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前風(fēng)電行業(yè)，對(duì)于三大部件系統(tǒng)中外購(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題主要集中在機(jī)組開發(fā)設(shè) 計(jì)與認(rèn)證階段?，F(xiàn)階段，風(fēng)機(jī)外購(gòu)件一般都是由供應(yīng)商進(jìn)行校核，由于涉及不同供應(yīng)商提 供，他們自身的校核方法不同、周期較長(zhǎng)及一般只告知最終計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)等，造成風(fēng)機(jī)廠商 在部件存在失效或者雙方進(jìn)行專業(yè)交流時(shí)，常常處于被動(dòng)狀態(tài)。目前，國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)廠商，針對(duì) 不同的供應(yīng)商校核報(bào)告，都做過(guò)一定的研究，但比較零散，沒有整合性，仍不能很好地支持 風(fēng)機(jī)選型。此外，部分外購(gòu)件工程算法比較復(fù)雜，需要借助計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行迭代計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有外購(gòu)件校核過(guò)程中的弊端，提供一種高效的風(fēng)機(jī)外購(gòu)件 強(qiáng)度校核工具，該工具集成了部件載荷處理及強(qiáng)度高效評(píng)估，可非常有效縮短整機(jī)開始設(shè) 計(jì)周期，更好服務(wù)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)初始選型和認(rèn)證階段，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的可靠性，節(jié) 約成本。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種風(fēng)機(jī)外購(gòu)件強(qiáng)度校核工具，該 工具區(qū)分有五大模塊，分別為制動(dòng)器制動(dòng)力校核模塊、軸承螺栓校核模塊、偏航變槳軸承滾 道校核模塊、雙列圓錐滾子軸承校核模塊、雙列球面滾子軸承校核模塊。
[0005] 所述制動(dòng)器制動(dòng)力校核模塊的情況如下：
[0006] 1)制動(dòng)器制動(dòng)力校核以油壓為動(dòng)力，活塞為受力面，計(jì)算所有制動(dòng)器可提供的最 大制動(dòng)扭矩是否滿足設(shè)計(jì)值，由以下公式推導(dǎo)計(jì)算：
[0009] 2)制動(dòng)器強(qiáng)度通過(guò)校核聯(lián)接螺栓的尺寸、螺栓最大許用應(yīng)力、動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力及螺 栓頭部對(duì)高強(qiáng)墊片的承壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下：
[0010] 2.1)螺栓尺寸校核
[0011] 選定螺栓規(guī)格等級(jí)應(yīng)滿足:SFM=FspMtaax 2 1 (1.3)
[0012] FMmax = ClA*[Fl(erf+( 1_ Φ )*Fa+Fz] (1.4)
[0013] 2.2)螺栓最大許用應(yīng)力校核
[0014] 螺栓強(qiáng)度應(yīng)滿足：（J>*Fa<0.1*〇q.2*A t (1.5)
[0015]式中，σ〇. 2為螺栓材料許用應(yīng)力，At為螺栓心部受力面積，F(xiàn)a為螺栓軸向工作載荷， Φ為載荷系數(shù)；
[0016] 2.3)螺栓動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力校核
[0017] 螺栓動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力〇a應(yīng)滿足：
[0018]式中，σΑ為螺栓動(dòng)態(tài)疲勞許用應(yīng)力，At為螺栓心部受力面積；
[0019] 2.4)螺栓頭部對(duì)高強(qiáng)墊片的承壓力校核
[0020] 螺栓頭部的承壓力應(yīng)滿足:Fsp/As^0.9Fg (1.7)
[0021] 式中，F(xiàn)sp為螺栓的許用夾緊力，F(xiàn)c為螺栓材料許用承壓面壓力，As為螺栓頭部受力 面積；
[0022] 3)輸入制動(dòng)器基本參數(shù)、螺栓基本參數(shù)、墊片基本參數(shù)；
[0023] 4)其他輸入?yún)?shù):這部分參數(shù)由制動(dòng)器材料、螺栓材料及相關(guān)的安裝方式、螺栓分 布決定。
[0024] 所述軸承螺栓校核模塊的情況如下：
[0025] 1)螺栓動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力〇a應(yīng)滿足:oa (2.1)
[0026]式中，σΑ為螺栓許用動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力;計(jì)算公式推導(dǎo)如下：
[0027] 螺栓動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力oa = 0 ·7 ΦΑ I Fa|/A3 (2.2)
[0028] 式中，<i>k為螺栓頭下部作用力的載荷系數(shù)，A3為受力面積;Fa為螺栓最大工作載 荷，由螺栓軸向工作載荷、徑向工作載荷及彎矩根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)轉(zhuǎn)化得到；
[0029]螺栓頭下部作用力的載荷系數(shù)(Η = δΡ/(δΡ+δ5) (2.3)
[0030]式中，δ5、δΡ分別為連接螺栓的回彈能、被夾緊件的回彈能；
[0034] dw=1.5d (2.7)
[0035] dh=1.155d (2.8)
[0036] DA=1.6dw (2.9)
[0037] AN=Jid2/4 (2.10)
[0038] A3 = 3i[0.5(d2+d3)]2/4 (2.11)
[0039] 式(2.4)~（2.11)中，dw、dh、Da、d、d2、d3分別為螺栓頭部直徑、螺栓孔直徑、連接體 外部直徑、螺栓公稱直徑、螺栓螺紋節(jié)圓直徑、螺栓螺紋小徑，X為中間變量，Ik為夾持件長(zhǎng) 度，A N、A3分別為螺栓兩個(gè)彈性圓柱體的受力面積，E、Ep為對(duì)應(yīng)材料的彈性模量；
[0040] 螺栓許用動(dòng)態(tài)疲勞應(yīng)力 〇A=[0.85*(l50/d+45)]*( 2_Fv/ (〇〇. 2*A3)) (2.13)
[0041 ] Fv=Fm/[0.9(aA-l)+l] (2.14)
[0042]式中，d為螺栓公稱直徑，F(xiàn)m為螺栓許用夾緊力，σ〇.2為材料屈服極限，a A為擰緊系 數(shù)，A3為受力面積，F(xiàn)v為中間變量；
[0044] 式中，ftA螺栓軸向載荷系數(shù)，f &為螺栓徑向載荷系數(shù)，f κκ為螺栓載荷分布系數(shù)， η為螺栓數(shù)量，以為螺栓中心徑，M為螺栓所受彎矩，F(xiàn)a為螺栓軸向力，F(xiàn)r為螺栓徑向力；
[0045] 2)輸入載荷值、螺栓基本參數(shù)。
[0046] 所述偏航變槳軸承滾道校核模塊的情況如下：
[0047] 1)校核要求如下：靜強(qiáng)度安全系數(shù)SF 2 I . 1 ;偏航、變槳軸承的壽命L1QmX2 2 175000h；
[0048] 2.1)靜強(qiáng)度安全系校核
[0052] 2.2)軸承的壽命校核
[0053]內(nèi)滾道的額定滾動(dòng)體負(fù)荷Qci (N)
[0055]外滾道的額定滾動(dòng)體負(fù)荷Qce(N)
[0057]內(nèi)圈主推力滾道的當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷Qeil(N)
[0059]外圈主推力滾道的當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷Qee(N)
[0061] Qjl是作用于主推力滾道各個(gè)滾動(dòng)體上的負(fù)荷
[0062]內(nèi)圈反推力滾道的當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷Qe3i2(N)
[0064]外圈反推力滾道的當(dāng)量滾動(dòng)體負(fù)荷Qw(N)
[0066] Qj2是作用于反推力滾道各個(gè)滾動(dòng)體上的負(fù)荷
[0071]單排軸承的額定壽命L1Q(轉(zhuǎn)）
[0072] LlO= [Ll0eil(_10/9)+Ll0eel(_10/9)+LlOei2(_10/9)+LlOee2 (_10/9)]_〇-9X IO6 (3.19)
[0073] 軸承的修正壽命 L1Qm=a2L1() (3.20)
[0074] 雙排四點(diǎn)球轉(zhuǎn)盤軸承的額定壽命L1QmX2 = L施(9Λ()) (3.22)
[0075] 3)輸入載荷值、軸承基本參數(shù)。
[0076] 所述雙列圓錐滾子軸承校核模塊的情況如下：
[0077] 1)校核要求為：靜強(qiáng)度安全系數(shù)Sq 2 2;主軸軸承的修正基本額定壽命Li〇m2 130000h;修正參考基本額定壽命L1Qmr 2 175000h;
[0078] 2.1)靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核
[0080]式中，Cor軸承基本額定徑向動(dòng)載荷，POr為軸承當(dāng)量靜載荷；
[0082] 式中，LTO為滾子的有效長(zhǎng)度，Cor為基本額定徑向動(dòng)載荷;Dto為滾子在直徑，應(yīng)用在 壽命計(jì)算中;α為接觸角，i為滾動(dòng)體列數(shù)，Z為每一列滾子的滾子數(shù)，D pw為節(jié)圓直徑；
[0083] p〇r = X〇Fr+Y〇Fa (4.3)
[0084] Por = Fr (4.4)
[0085]式中，Xq、Yq為計(jì)算系數(shù)，由軸承類型和初始接觸角決定，式(4.4)適用于接觸角為0 度，軸承僅承受徑向載荷的情況；
[0086] 2.2)疲勞壽命校核
[0088] ε = 10/3，Cr為基本額定動(dòng)載荷，Pr為當(dāng)量動(dòng)載荷，η為軸承旋轉(zhuǎn)速度，ε為疲勞指數(shù)；
[0090] qi*i條件下的占總時(shí)長(zhǎng)的百分比，Lm為i條件下的額定壽命，其中i為載荷計(jì)算 得到的不同工況；
[0092] L?為修正基本額定壽命，ai為可靠度修正系數(shù)，aISQ為壽命修正系數(shù)；
[0093] 修正參考基本的額定壽命：
[0095]式中，Lnmr為修正參考基本的額定壽命，為污染因子，Cur為疲勞載荷壽命，P ks為當(dāng) 量載荷，ns為切片數(shù)量，η為轉(zhuǎn)速，κ為粘度比，qkci、qkce分別為內(nèi)外圈之間軸承薄板基本額定 動(dòng)載荷，qkei、qk%分別為內(nèi)外圈之間軸承薄板當(dāng)量負(fù)荷；
[0096 ] 3)輸入載荷值、軸承基本參數(shù)、傳動(dòng)鏈基本參數(shù)。
[0097] 所述雙列球面滾子軸承校核模塊的情況如下：
[0098] 1)校核要求為:靜強(qiáng)度安全系數(shù)Sq 2 2;主軸軸承的壽命修正基本額定壽命Li(M) 130000h;修正參考基本額定壽命Lito 2 175000h;
[0099] 2)公式推導(dǎo)如下：
[0100] 雙列球面滾子的公式推導(dǎo)與雙列圓錐滾子一致，請(qǐng)參照雙列圓錐滾子軸承公式 (4.1)~(4.8)推導(dǎo)；
[0101] 3)輸入載荷值、前后軸承基本參數(shù)、傳動(dòng)鏈基本參數(shù)。
[0102] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：
[0103] 本發(fā)明的風(fēng)機(jī)外購(gòu)件強(qiáng)度校核工具為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組初期選型及認(rèn)證方面的專業(yè) 工具，集成了制動(dòng)器制動(dòng)力校核模塊、軸承螺栓校核模塊、偏航變槳軸承滾道校核模塊、雙 列圓錐滾子軸承校核模塊、雙列球面滾子軸承校核模塊等五大模塊，既能實(shí)現(xiàn)部件載荷的 自動(dòng)處理轉(zhuǎn)化、三大系統(tǒng)關(guān)鍵外購(gòu)件極限疲勞強(qiáng)度自動(dòng)計(jì)算等功能，