又能實現(xiàn)自動化生成 動器制動力強度計算報告、軸承螺栓羅特艾德方法計算報告、偏航變槳軸承滾道靜強度計 算報告、主軸軸承(雙列圓錐滾子軸承)校核報告、主軸軸承(雙列球面滾子軸承)校核報告 等。此工具不僅滿足風機初期選型的需要，而且大大縮短了外購件強度校核周期，原先供應 商校核結(jié)果需要2~3個月（含報告），采用本工具理想情況下可縮短至1~2周且可自動輸出 計算報告，非常有有效地節(jié)省了風機初期選型的周期及成本。此外，此工具的開發(fā)，可以保 證部件失效等技術(shù)交流中的主動地位，保證機組的安全可靠，也是現(xiàn)階段風機選型及認證 所缺乏的。
【附圖說明】
[0104] 圖1為本發(fā)明的外購件強度校核工具(MYcomponent)Web頁面圖。
[0105] 圖2為本發(fā)明的制動器制動力校核模塊輸入制動器基本參數(shù)的界面圖。
[0106] 圖3為本發(fā)明的制動器制動力校核模塊輸入螺栓規(guī)格參數(shù)的界面圖。
[0107] 圖4為本發(fā)明的制動器制動力校核模塊輸入墊片規(guī)格參數(shù)的界面圖。
[0108] 圖5為本發(fā)明的軸承螺栓校核模塊的界面圖。
[0109] 圖6為本發(fā)明的偏航變槳軸承滾道校核模塊的界面圖。
[0110] 圖7為本發(fā)明的雙列圓錐滾子軸承校核模塊的界面圖。
[0111] 圖8為本發(fā)明的雙列球面滾子軸承校核模塊的界面圖。
【具體實施方式】
[0112] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0113] 本實施例所述的風機外購件強度校核工具，為基于Matlab、Python、Web開發(fā)的風 機外購件強度校核軟件，主要用于風力發(fā)電機初期選型與認證階段，如圖1所示，該工具區(qū) 分有五大模塊：
[0114] 1、制動器制動力校核模塊
[0115] 1)功能描述:所述制動器制動力校核模塊通過輸入所需的基本參數(shù)，計算不同油 壓下制動器制動力，校核鎖緊時最大油壓下制動器制扭矩，同時通過校核制動器聯(lián)接螺栓 以校核制動器強度，并自動生成制動器制動力強度計算報告。
[0116] 2)原理描述
[0117] 2.1)制動器制動力校核以油壓為動力，活塞為受力面，計算所有制動器可提供的 最大制動扭矩是否滿足設(shè)計值。由以下公式推導計算：
[0120]式中，TBmax為鎖緊油壓下的最大制動扭矩，Ne為制動器個數(shù)，De為制動盤有效直徑， Uc為鎖緊油壓對應下的摩擦系數(shù)，F(xiàn)c為單個制動器的制動力，P為鎖緊油壓，Np為活塞數(shù)量， Dp為活塞直徑。
[0121] 2.2)制動器強度通過校核聯(lián)接螺栓的尺寸、螺栓最大許用應力、動態(tài)疲勞應力及 螺栓頭部對高強墊片的承壓力來實現(xiàn)。
[0122] 2.2.1)螺栓尺寸校核
[0123] 選定螺栓規(guī)格等級應滿足下式：
[0124] SFM=FspMtaaxM (1.3)
[0125] FMmax = aA*[Flferf+( 1-Φ )*Fa+Fz] (1.4)
[0126] 式中，SFM為螺栓規(guī)格安全系數(shù)，F(xiàn)Mmax為螺栓最大初始預緊力，F(xiàn)sp為螺栓許用夾緊 力，α Α為擰緊系數(shù)，F(xiàn)lferf為工作載荷下單個螺栓的夾緊力，Φ為載荷系數(shù)，F(xiàn)a為螺栓軸向工作 載荷，F(xiàn)z為由于嵌入量引起的預緊力的損失量。
[0127] 2.2.2)螺栓最大許用應力校核
[0128] 螺栓強度應滿足下式：
[0129] φ *Fa<0 · 1*σ〇.2*Ατ (1.5)
[0130] 式中，σ〇. 2為螺栓材料許用應力，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)。
[0131] 2.2.3)螺栓動態(tài)疲勞應力校核
[0132]螺栓動態(tài)疲勞應力〇a應滿足下式：
[0134]式中，σΑ為螺栓動態(tài)疲勞許用應力，At為螺栓心部受力面積。
[0135] 2.2.4)螺栓頭部對高強墊片的承壓力校核
[0136] 螺栓頭部的承壓力應滿足下式：
[0137] Fsp/As < 0.9Fg (1.7)
[0138] 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。
[0139] 3)輸入制動器基本參數(shù)、螺栓基本參數(shù)、墊片基本參數(shù)，如下：
[0140]制動器基本參數(shù):制動器數(shù)目Ne、活塞個數(shù)Np、制動器有效直徑De、缸體厚度(單片） Hg、鎖緊油壓PBmax、制動器材料粘性摩擦系數(shù)Uc及材料楊氏模量Ep。如圖2所示，除相關(guān)參數(shù) 外，圖中還給出了偏航液壓制動器的示意圖。
[0141] 螺栓基本參數(shù):螺栓規(guī)格等級相關(guān)參數(shù)(通過相關(guān)標準查得），如:螺栓公稱直徑d、 螺紋小徑d3、螺栓螺桿長度L、螺紋長度b、螺栓頭部直徑Dw、螺栓許用應力 〇、許用夾緊力Fsp 等，如圖3所不。
[0142] 墊片基本參數(shù)：墊片規(guī)格等級相關(guān)參數(shù)(通過相關(guān)標準查得），如：墊片公稱直徑 dK、內(nèi)徑Dk、外徑D0、厚度Hk及與材料特性相關(guān)的許用應力ES、許用承壓面壓力Pg 2等，如圖4 所示。
[0143] 4)其他輸入?yún)?shù)：
[0144]這部分參數(shù)由制動器材料、螺栓材料及相關(guān)的安裝方式、螺栓分布決定。目的是校 核連接制動器偏心夾緊螺栓，計算制動器螺栓偏心夾緊時螺栓頭下部作用力的載荷系數(shù) Φ!<，此值與載荷系數(shù)Φ有η倍的關(guān)系，η為載荷因素，與連接螺栓的受力方式有關(guān)。此部分計 算方法源于德國標準VDI_Richtlinie_2230,螺栓分析如圖2右側(cè)示意圖。計算公式推導如 下：
[0146]式中，〇5為螺栓回彈能，為被夾緊件的回彈能(偏心夾緊時），<為偏心作用載 荷的回彈能。
[0147] 螺栓回彈能〇5計算是將螺栓分割成多個單個圓柱體和螺栓外的變形區(qū)域，將各個 區(qū)域回彈能逐次疊加得到，計算公式推導如下：
[0148] 〇S = 〇SK+〇l+〇2+. . .+〇Gew+〇GM (1.9)
[0149] 式中，〇SK，〇1，〇2，…，〇Gew， 〇GM分別是螺栓頭部回彈能、非螺紋部分回彈能、螺栓細桿 回彈能、…、非銜接的夾緊部分回彈能、嚙合螺紋部分回彈能。
[0150] 各個部分回彈能計算如下：
[0151] 〇i = li/(Es*Ai) (1.20)
[0152] 式中，Ii為各個部分長度，Ai為交叉區(qū)域面積，Es為材料彈性模量。
[0153] 偏心夾緊時被夾緊件的回彈能^由兩部分組成：同心夾緊時被夾緊件的回彈能σΡ 和偏心作用部分的疊加回彈能。公式推導如下：
[0156]式中，w為連接系數(shù)，根據(jù)連接類型，計算中取為l;dh為螺栓孔直徑(計算中取為螺 栓公稱直徑d加上3mm的數(shù)值），dw為螺栓頭部直徑，Da為外部直徑(取1.4倍的cb)，Ik為夾持 長度，為螺栓連接的圓錐體角度(計算見公式1.23)，S sym為偏心距離(見公式1.24)，1^為 變形體等效旋轉(zhuǎn)力矩(計算見公式1.25)，EP為對應材料的彈性模量。
[0164]式1.23~1.29中，lH、lv分別為軸套長度、變形椎體長度，/L C,.s分別為軸套軸 .....^ 套等效旋轉(zhuǎn)力矩、偏心變形椎體旋轉(zhuǎn)力矩，Ct、Bt分別為分界面寬度，e為開口風險端界面邊 緣到螺栓軸線的距離，其他參數(shù)意義同式1.21~1.22。
[0165]偏心作用載荷的回彈能公式推導如下：
[0167] 式中，a為從軸線載荷等效作用線到想象的橫向?qū)ΨQ變形固件間的距離，其他參數(shù) 意義等同于式1.23~1.29。
[0168] 該部分主要有參數(shù):擰緊系數(shù)αΑ、結(jié)合面?zhèn)€數(shù)i、單個接合面嵌入量fzi、載荷因素 η、 分界面寬度(Ct、Bt)、開口風險端界面邊緣到螺栓軸線的距離e、從軸線載荷等效作用線到想 象的橫向?qū)ΨQ變形固件間的距離a。如圖3~圖4所示。
[0169] 2、軸承螺栓校核模塊
[0170] 1)功能描述:所述軸承螺栓校核模塊通過輸入所需的基本參數(shù)，校核風力發(fā)電機 偏航軸承和變槳軸承高強螺栓的動態(tài)疲勞性能，并自動生成軸承螺栓羅特艾德方法計算報 告。
[0171] 2)原理描述:此部分計算方法以羅特艾德多年實踐經(jīng)驗為主，計算系數(shù)來源于工 程實踐，思想方法源于德國標準VDI_Richtl inie_2230。
[0172] 螺栓動態(tài)疲勞應力〇a應滿足下式：
[0173] oa < σΑ (2.1)
[0174] 式中，σΑ為螺栓許用動態(tài)疲勞應力。
[0175] 計算公式推導如下：
[0176]螺栓動態(tài)疲勞應力〇a:
[0177] oa = 〇.7 IFaI/A3 (2.2)
[0178] 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，F(xiàn)a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)驗系數(shù)轉(zhuǎn)化得到）。
[0179]螺栓頭下部作用力的載荷系數(shù)(H:
[0180] φ1? = δΡ/(δρ+δ5) (2.3)
[0181] 式2.3中，δ5、δΡ分別為連接螺栓的回彈能、被夾緊件的回彈能。
[0185] dw=1.5d (2.7)
[0186] dh=1.155d (2.8)
[0187] DA=1.6dw (2.9)
[0188] AN=Jid2/4 (2.10)
[0189] A3 = 3i[0.5(d2+d3)]2/4 (2.11)
[0190] 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