风机主传动系统法兰连接摩擦性能与预紧力研究

发布时间：2020-12-08 21:28

　　传统风电法兰连接预紧力设计采用经验公式进行计算。本文以风电机组主传动系统法兰连接为研究对象,对含涂层法兰材料进行了摩擦特性对比试验,结果表明含涂层材料比普通材料的摩擦系数高40%;同时,建立了不同摩擦系数和不同预紧力下的轮毂-主轴法兰连接数值模型,分析了预紧力-应力动态响应特性,发现在保证设计安全系数前提下适当减小预紧力可提高法兰连接应力场分布均匀性。在一定程度上缓解热点区域应力集中现象,为风电机组法兰连接预紧力设计和主传动系统轴承选型提供一定的理论支撑和技术指导。 

【文章来源】：重型机械. 2020年04期 第38-43页

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

CFT-I型多功能摩擦磨损测试仪

图2为端面分别喷涂环氧富锌漆Interzinc697与车削加工至表面粗糙度为Ra12.5的两组试件的摩擦系数曲线,取摩擦系数值稳定后区间作中线[12-13],对比分析不同表面处理方式对摩擦系数的影响。由图可知,Ra12.5表面和Interzinc697表面摩擦系数分别为0.338和0.475,喷涂环氧富锌漆的试件摩擦系数比未喷漆试件提高了约40%。测试结果验证了工程实际中通过在法兰面喷涂环氧富锌漆增加摩擦力的有效性[14-15]。

风电机组中的法兰连接主要靠对螺栓施加预紧力将两个部件结合在一起,以传递复杂扭矩及承受自身重力载荷[16]。由于风电机组时刻受到变化的外部载荷作用[17],预紧力不足,可能导致法兰连接可靠性降低,疲劳载荷增大;预紧力过大,可能使风电机组在遭受极端风况时螺栓发生断裂失效。因此,确定合适的螺栓预紧力对法兰连接的可靠性具有重大意义,而法兰连接面摩擦系数是决定螺栓预紧力的重要参数之一[18]。本文以轮毂-主轴法兰连接为例,说明摩擦系数与预紧力的关系。图3为风电机组轮毂-主轴法兰连接示意图。该法兰连接通过摩擦力传递来自叶片的扭矩和轮毂及叶片自身重力产生的巨大载荷。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于载荷的传动轴法兰螺栓预紧力研究[J]. 张垒垒,王灿,张冬梅,韩帅帅.  工程机械. 2019(10)
[2]冲击荷载下级间螺栓法兰连接结构失效实验与数值仿真研究[J]. 田彤辉,袁杰红,王青文,周仕明,陈柏生.  振动与冲击. 2019(18)
[3]多层过盈联接的可靠性稳健设计研究[J]. 宁可,王建梅,姜宏伟,崔夕峰.  机械设计. 2018(12)
[4]粗糙度和预紧力对拉杆转子轮盘接触面静摩擦系数的试验研究[J]. 李俊南,张锁怀,吕超颖,龚德利.  中国测试. 2018(09)
[5]兆瓦级风力机组偏航齿圈螺栓联接强度分析[J]. 鄂加强,李振强,陈燕,钱承.  中南大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]金属材料表面静摩擦学特性的预测研究——实验佐证[J]. 田红亮,刘芙蓉,赵春华,方子帆,朱大林,陈保家,秦红玲,张发军.  振动与冲击. 2014(01)
[7]多层圆筒过盈配合的接触压力与过盈量算法研究[J]. 王建梅,陶德峰,黄庆学,康建峰,唐亮.  工程力学. 2013(09)
[8]大型风力发电机组高强度螺栓预紧力矩的探讨[J]. 涂刚,余国城,何丽萍.  能源工程. 2011(03)
[9]MW级风力发电机组轮毂连接螺栓接触强度分析[J]. 何玉林,雷增宏,石秉楠.  现代制造工程. 2011(04)
[10]结合面静摩擦系数的统计模型[J]. 尤晋闽,陈天宁.  振动与冲击. 2010(12)



本文编号：2905715