風(fēng)力發(fā)電機(jī)組法蘭連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)取得了快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也逐步向大型化方向發(fā)展，風(fēng)電行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，這對(duì)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平和制造能力提出了更為高難的要求。為了降低風(fēng)電機(jī)組的成本同時(shí)又能保證整個(gè)風(fēng)機(jī)零部件的安全可靠性，就需要運(yùn)用新穎的、有效的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。
　　 塔筒是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組重要的承載部件之一，而法蘭連接系統(tǒng)又是連接主機(jī)架和各段塔筒的重要部件，因此連接的可靠性和安全性對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行有著不可估

2、量的作用。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，風(fēng)輪將吸收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并通過(guò)主軸一部分傳遞給發(fā)電機(jī)，另外一部分通過(guò)主機(jī)架傳遞給塔頂法蘭系統(tǒng)，進(jìn)而傳遞到塔筒上。法蘭連接系統(tǒng)所承受的載荷是復(fù)雜多變的動(dòng)載荷，在這些載荷作用下，系統(tǒng)各個(gè)部件可能會(huì)發(fā)生屈服或者疲勞破壞，所以論文重點(diǎn)運(yùn)用非線性接觸理論、強(qiáng)度理論和疲勞分析理論，以德國(guó)勞埃德船級(jí)社(GL)風(fēng)力發(fā)的機(jī)組認(rèn)證規(guī)范為依據(jù)，對(duì)塔筒法蘭連接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和疲勞壽命做了詳細(xì)的研究。論文的研究方法為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔

3、筒法蘭連接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)提供了技術(shù)參考，具有工程實(shí)用價(jià)值。
　　 論文完成的主要研究工作有：
　　 ①偏航軸承在傳遞載荷過(guò)程中具有很強(qiáng)的非線性，因此以非線性接觸有限元分析理論為基礎(chǔ)，根據(jù)塔頂法蘭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和受載特點(diǎn)，用有限元法對(duì)極限工況承載下的偏航軸承和塔頂法蘭細(xì)節(jié)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。同時(shí)建立了兩種有限元模型分析了機(jī)架結(jié)構(gòu)剛度對(duì)塔頂法蘭各連接部件的強(qiáng)度影響。
　　 ②根據(jù)疲勞累計(jì)損傷理論，建立塔頂法蘭疲勞分析模型，

4、應(yīng)用有限元方法計(jì)算塔頂法蘭疲勞應(yīng)力，運(yùn)用雨流計(jì)數(shù)法仿真得到的疲勞載荷譜，通過(guò)對(duì)材料S-N曲線的修正，計(jì)算出塔頂法蘭在設(shè)計(jì)工作年限的疲勞損傷。
　　 ③法蘭連接強(qiáng)度分析。運(yùn)用Petersen方法失效機(jī)制和有限元分析方法分別對(duì)法蘭螺栓連接強(qiáng)度進(jìn)行了分析計(jì)算，并對(duì)兩種算法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，為法蘭螺栓連接校核提供了計(jì)算依據(jù)。
　　 ④對(duì)法蘭連接螺栓進(jìn)行了疲勞分析。根據(jù)法蘭高強(qiáng)度連接螺栓的受力特點(diǎn)，運(yùn)用基于Petersen方法的S