一种风机外购件强度校核工具制造技术

本发明专利技术公开了一种风机外购件强度校核工具，包括：制动器制动力校核模块，通过输入参数，计算不同油压下制动器制动力，校核锁紧时最大油压下制动器制扭矩，通过校核制动器联接螺栓以校核制动器强度；轴承螺栓校核模块，通过输入参数，校核风力发电机偏航轴承和变桨轴承高强螺栓的动态疲劳性能；偏航变桨轴承滚道校核模块，通过输入参数，校核风力发电机偏航轴承和变桨轴承的静强度与寿命；双列圆锥滚子轴承校核模块，通过输入参数，校核双列圆锥滚子轴承的静强度与寿命；双列球面滚子轴承校核模块，通过输入参数，校核双列球面滚子轴承的静强度与寿命。本发明专利技术能提高风机发电机组设计的可靠性，缩短生命周期，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机组部件强度分析领域，尤其是指一种风机外购件强度校核 工具。
技术介绍
目前风电行业，对于三大部件系统中外购件强度计算问题主要集中在机组开发设 计与认证阶段。现阶段，风机外购件一般都是由供应商进行校核，由于涉及不同供应商提 供，他们自身的校核方法不同、周期较长及一般只告知最终计算结果数据等，造成风机厂商 在部件存在失效或者双方进行专业交流时，常常处于被动状态。目前，国内风机厂商，针对 不同的供应商校核报告，都做过一定的研究，但比较零散，没有整合性，仍不能很好地支持 风机选型。此外，部分外购件工程算法比较复杂，需要借助计算机仿真进行迭代计算。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有外购件校核过程中的弊端，提供一种高效的风机外购件 强度校核工具，该工具集成了部件载荷处理及强度高效评估，可非常有效缩短整机开始设 计周期，更好服务于风力发电机初始选型和认证阶段，提高风机发电机组设计的可靠性，节 约成本。 为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为:一种风机外购件强度校核工具，该 工具区分有五大模块，分别为制动器制动力校核模块、轴承螺栓校核模块、偏航变桨轴承滚 道校核模块、双列圆锥滚子轴承校核模块、双列球面滚子轴承校核模块。 所述制动器制动力校核模块的情况如下： 1)制动器制动力校核以油压为动力，活塞为受力面，计算所有制动器可提供的最 大制动扭矩是否满足设计值，由以下公式推导计算： 2)制动器强度通过校核联接螺栓的尺寸、螺栓最大许用应力、动态疲劳应力及螺 栓头部对高强垫片的承压力来实现，如下： 2.1)螺栓尺寸校核 选定螺栓规格等级应满足:SFM=FspMtaax 2 1 (1.3) FMmax = ClA* (1.4) 2.2)螺栓最大许用应力校核 螺栓强度应满足：（J>*Fa<0.1*〇q.2*A t (1.5)式中，σ〇. 2为螺栓材料许用应力，At为螺栓心部受力面积，Fa为螺栓轴向工作载荷， Φ为载荷系数； 2.3)螺栓动态疲劳应力校核 螺栓动态疲劳应力〇a应满足：式中，σΑ为螺栓动态疲劳许用应力，At为螺栓心部受力面积； 2.4)螺栓头部对高强垫片的承压力校核 螺栓头部的承压力应满足:Fsp/As^0.9Fg (1.7) 式中，Fsp为螺栓的许用夹紧力，Fc为螺栓材料许用承压面压力，As为螺栓头部受力 面积； 3)输入制动器基本参数、螺栓基本参数、垫片基本参数； 4)其他输入参数:这部分参数由制动器材料、螺栓材料及相关的安装方式、螺栓分 布决定。 所述轴承螺栓校核模块的情况如下： 1)螺栓动态疲劳应力〇a应满足:oa (2.1)式中，σΑ为螺栓许用动态疲劳应力;计算公式推导如下： 螺栓动态疲劳应力oa = 0 ·7 ΦΑ I Fa|/A3 (2.2) 式中，<i>k为螺栓头下部作用力的载荷系数，A3为受力面积;Fa为螺栓最大工作载 荷，由螺栓轴向工作载荷、径向工作载荷及弯矩根据经验系数转化得到；螺栓头下部作用力的载荷系数(Η = δΡ/(δΡ+δ5) (2.3)式中，δ5、δΡ分别为连接螺栓的回弹能、被夹紧件的回弹能； dw=1.5d (2.7) dh=1.155d (2.8) DA=1.6dw (2.9) AN=Jid2/4 (2.10) A3 = 3i2/4 (2.11) 式(2.4)~（2.11)中，dw、dh、Da、d、d2、d3分别为螺栓头部直径、螺栓孔直径、连接体 外部直径、螺栓公称直径、螺栓螺纹节圆直径、螺栓螺纹小径，X为中间变量，Ik为夹持件长 度，A N、A3分别为螺栓两个弹性圆柱体的受力面积，E、Ep为对应材料的弹性模量； 螺栓许用动态疲劳应力 〇A=*( 2_Fv/ (〇〇. 2*A3)) (2.13) Fv=Fm/ (2.14)式中，d为螺栓公称直径，Fm为螺栓许用夹紧力，σ〇.2为材料屈服极限，a A为拧紧系 数，A3为受力面积，Fv为中间变量； 式中，ftA螺栓轴向载荷系数，f &为螺栓径向载荷系数，f κκ为螺栓载荷分布系数， η为螺栓数量，以为螺栓中心径，M为螺栓所受弯矩，Fa为螺栓轴向力，Fr为螺栓径向力； 2)输入载荷值、螺栓基本参数。 所述偏航变桨轴承滚道校核模块的情况如下： 1)校核要求如下：静强度安全系数SF 2 I . 1 ;偏航、变桨轴承的寿命L1QmX2 2 175000h； 2.1)静强度安全系校核 2.2)轴承的寿命校核内滚道的额定滚动体负荷Qci (N)外滚道的额定滚动体负荷Qce(N)内圈主推力滚道的当量滚动体负荷Qeil(N)外圈主推力滚道的当量滚动体负荷Qee(N) Qjl是作用于主推力滚道各个滚动体上的负荷内圈反推力滚道的当量滚动体负荷Qe3i2(N)外圈反推力滚道的当量滚动体负荷Qw(N) Qj2是作用于反推力滚道各个滚动体上的负荷单排轴承的额定寿命L1Q(转） LlO= _〇-9X IO6 (3.19) 轴承的修正寿命 L1Qm=a2L1() (3.20) 双排四点球转盘轴承的额定寿命L1QmX2 = L施(9Λ()) (3.22) 3)输入载荷值、轴承基本参数。 所述双列圆锥滚子轴承校核模块的情况如下： 1)校核要求为：静强度安全系数Sq 2 2;主轴轴承的修正基本额定寿命Li〇m2 130000h;修正参考基本额定寿命L1Qmr 2 175000h; 2.1)静强度安全系数校核式中，Cor轴承基本额定径向动载荷，POr为轴承当量静载荷； 式中，LTO为滚子的有效长度，Cor为基本额定径向动载荷;Dto为滚子在直径，应用在 寿命计算中;α为接触角，i为滚动体列数，Z为每一列滚子的滚子数，D pw为节圆直径； p〇r = X〇Fr+Y〇Fa (4.3) Por = Fr (4.4)式中，Xq、Yq为计算系数，由轴承类型和初始接触角决定，式(4.4)适用于接触角为0 度，轴承仅承受径向载荷的情况； 2.2)疲劳寿命校核 ε = 10/3，Cr为基本额定动载荷，Pr为当量动载荷，η为轴承旋转速度，ε为疲劳指数； qi*i条件下的占总时长的百分比，Lm为i条件下的额定寿命，其中i为载荷计算 得到的不同工况； L?为修正基本额定寿命，ai为可靠度修正系数，aISQ为寿命修正系数； 修正参考基本的额定寿命：式中，Lnmr为修正参考基本的额定寿命，为污染因子，Cur为疲劳载荷寿命，P ks为当 量载荷，ns为切片数量，η为转速，κ为粘度比，qkci、qkce分别为内外圈之间轴承薄板基本额定 动载荷，qkei、qk%分别为内外圈之间轴承薄板当量负荷； 3)输入载荷值、轴承基本参数、传动链基本参数。 所述双列球面滚子轴承校核模块的情况如下： 1)校核要求为:静强度安全系数Sq 2 2;主轴轴承的寿命修正基本额定寿命Li(M) 130000h;修正参考基本额定寿命Lito 2 175000h; 2)公式推导如下： 双列球面滚子的公式推导与双列圆锥滚子一致，请参照双列圆锥滚子轴承公式 (4.1)~(4.8)推导； 3)输入载荷值、前后轴承基本参数、传动链基本参数。 本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果： 本专利技术的风机外购件强度校核工具为风力发电机组初期选型及认证方面的专业 工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风机外购件强度校核工具，其特征在于：该工具为基于Matlab、Python、Web开发的风机外购件强度校核软件，主要用于风力发电机初期选型与认证阶段，该工具区分有五大模块，分别为制动器制动力校核模块、轴承螺栓校核模块、偏航变桨轴承滚道校核模块、双列圆锥滚子轴承校核模块、双列球面滚子轴承校核模块；其中：所述制动器制动力校核模块，通过输入所需的基本参数，计算不同油压下制动器制动力，校核锁紧时最大油压下制动器制扭矩，同时通过校核制动器联接螺栓以校核制动器强度，并自动生成制动器制动力强度计算报告；所述轴承螺栓校核模块，通过输入所需的基本参数，校核风力发电机偏航轴承和变桨轴承高强螺栓的动态疲劳性能，并自动生成轴承螺栓罗特艾德方法计算报告；所述偏航变桨轴承滚道校核模块，通过输入所需的基本参数，校核风力发电机偏航轴承和变桨轴承的静强度与寿命，进而为风力发电机组偏航、变桨轴承的初步设计和选型提供可靠的理论依据，并自动生成偏航变桨轴承滚道静强度计算报告；所述双列圆锥滚子轴承校核模块，通过输入所需的基本参数，校核作为风力发电机主轴轴承的双列圆锥滚子轴承的静强度与寿命，进而为双列圆锥滚子轴承的初步设计和选型提供可靠的理论依据，并自动生成双列圆锥滚子轴承校核报告；所述双列球面滚子轴承校核模块，通过输入所需的基本参数，校核作为风力发电机主轴轴承校核的双列球面滚子轴承的静强度与寿命，进而为双列球面滚子轴承的初步设计和选型提供可靠的理论依据，并自动生成双列球面滚子轴承校核报告。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏敏，邹荔兵，任永，段博志，卢军，李政，刘凡鹰，
申请(专利权)人：广东明阳风电产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44