[发明专利]一种确保风机高强螺栓预紧力准确施加的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风机发电机组的安装方式，特别涉及一种风力发电机组高强螺栓安装方式，在安装过程中能确保预紧力准确施加，主要适应于风力发电机组高强螺栓安装。

背景技术

在风机上有不少高强螺栓，这些高强螺栓起着重要的连接作这些高强螺栓的预紧力必须保证在设计要求的范围内，并尽量均匀，否则在风机运行过程中，由于外力的作用会导致螺栓松动断裂或屈服断裂，甚至风机倒塌等恶劣现象的发生，后果非常严重，因此必须保证高强螺栓的预紧力准确地施加到螺栓上。

高强螺栓的预紧力从设计端输出以后，怎么才能保证它准确地施加到螺栓上是最重要的，施加方法有很多，比如扭矩法、转角法、拉伸法等。而扭矩法具有效率高、工具设备成本低、操作方便等优点，目前来说还是风电行业中应用最多的螺栓紧固方式，扭矩法的原理为：扭矩、预紧力及扭矩系数三者之间的关系：T=K·F·d 

    T－扭矩 N·m 

    K－扭矩系数

    F－预紧力（也称轴力 KN）

    d－螺纹的公称直径 mm

螺栓上的预紧力是通过扭矩间接实现的，因此，要保证预紧力的准确施加，必须保证扭矩系数K的稳定性，而扭矩系数K则是一个综合的系数，不仅与螺纹的精度等级相关，还与螺栓表面处理方式、润滑剂型号、涂抹方式、螺栓规格、温度等因素强相关，然而目前不管是国内外标准还是应用厂家都没有对上述影响因素进行细分和区别对待，从而导致扭矩系数的变化范围很大，预紧力不能按照设计要求准确施加到螺栓上。

现有的风机高强螺栓扭矩紧固方法，在制定扭矩系数范围时存在较大的问题。因为扭矩系数是一个综合性的参数，影响因素非常多，如果按照国家标准将所有型号规格的螺栓的扭矩系数范围控制0.11-0.15是很不合理的，没有考虑润滑剂型号、螺栓规格、涂抹方式、螺纹精度、表面粗糙度、表面处理方式、温度等因素的影响，会导致实际施加在螺栓上的预紧力超出设计要求的范围，引起螺栓松动断裂或屈服断裂，进而导致风机倒塌等恶劣现象的发生，后果非常严重。

之所以出现上述状况，主要是现有的风电高强螺栓扭矩法中控制扭矩系数的状态如下：涂抹方式不统一，有些部位选用只涂螺纹的方式，有些部位选用螺纹和垫片都涂抹的方式，比较混乱；润滑剂型号选择盲目、不统一，容易导致混用；螺栓精度等级考虑不够，不统一，导致实际产生的扭矩系数有差异；不同部位的表面粗糙度未作统一；表面处理对扭矩系数的影响考虑不够，对不同的表面处理所规定的扭矩系数范围是相同的；螺栓型号规格对螺栓扭矩系数的影响未做区别对待；实际施工文件未对温度对扭矩系数的影响作考虑。因此很有必要对此加以改进。

通过专利文献检索未发现直接与本发明有关的文献报道，只是有一些相关的专利，与本发明有一定关系的主要有以下几个：

    1、专利号为CN201110313649.5， 名称为“地脚螺栓预紧力施加方法”的发明专利，该专利公开了一种地脚螺栓预紧力施加方法，其中包括：在塔筒法兰和紧固螺母之间安装设定尺寸的垫圈，所述垫圈用于支撑张拉器的支撑桥，其中，所述设定尺寸是指垫圈的径向尺寸大于所述张拉器的支撑桥尺寸；使用所述张拉器对塔筒法兰上安装的内圈地脚螺栓和外圈地脚螺栓施加预紧力。

2、专利号为CN201210278894.1， 名称为“一种有限元优化螺栓预紧力及螺栓结构设计的方法”的发明专利，该专利公开了一种有限元优化螺栓预紧力及螺栓结构设计的方法，根据该方法使用二维FEA的改进模型和方法适用于各种不同的螺栓结构建模。考虑螺纹联接中复杂的接触、摩擦、预紧等各种非线性因素，本发明的平面FEA改进模型保证了计算精度条件下对三维螺旋螺纹结构的有效简化。即通过输入元件参数和材料属性，综合非线性因素关系，分步加载预紧力和外力；根据螺纹区域的应力状态，定义了最大应力随外力的变化曲线和螺纹内最大应力随预紧力的变化曲线；并以接触面是否分离为判定准则，来确定螺纹联接的最佳预紧力。根据螺栓结构最大承载外力及所需预紧力要求，计算出螺栓结构的优化设计和最佳参数值。