[发明专利]一种风机变桨轴承连接螺栓建模与强度校核方法

权利要求书

1.一种风机变桨轴承连接螺栓建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用三维绘图软件，对所述变桨轴承与轮毂连接螺栓、变桨轴承与叶片连接螺栓及其载荷传递路径相关部件进行三维几何建模与模型装配，得到三维几何模型，其中，所述载荷传递路径相关部件包括：叶片叶根部分、叶片法兰、变桨轴承内圈、变桨轴承外圈、变桨轴承滚球、轮毂、变桨电机、变桨轴承与轮毂连接螺栓、变桨轴承和叶片连接螺栓、螺栓垫片、风轮锁紧盘及主轴假体部分；

利用有限元前处理软件对所述三维几何模型进行网格划分，得到网格模型，定义所述载荷传递路径相关部件的单元、材料、实常数、横截面等属性，将所述网格模型导入有限元分析软件，按照相邻部件之间的实际接触关系定义相关接触对，建立有限元模型。

2.根据权利要求1所述的风机变桨轴承连接螺栓建模方法，其特征在于，所述利用有限元前处理软件对所述三维几何模型进行网格划分，包括：

所述叶片叶根部分、所述叶片法兰、所述变桨轴承内圈、所述变桨轴承外圈、所述风轮锁紧盘、所述主轴假体部分与所述螺栓垫片均采用规则的八节点六面体单元solid185进行网格划分；和/或

所述轮毂与所述变桨电机采用十节点四面体单元solid187进行网格划分；和/或

所述变桨齿轮箱采用梁单元beam188与杆单元link180建模，以实现变桨电机、轮毂与变桨轴承内圈之间的载荷传递，其中通过关键字设置所述link180单元受压不受拉；和/或

所述变桨轴承与轮毂连接螺栓、所述变桨轴承与叶片连接螺栓使用所述梁单元beam188建模，并通过定义所述梁单元截面属性来模拟所述变桨轴承与轮毂连接螺栓、所述变桨轴承与叶片连接螺栓的螺纹部分与光杆部分；和/或

所述变桨轴承与轮毂连接螺栓、所述变桨轴承与叶片连接螺栓与所述螺栓垫片和所述螺纹部分采用所述梁单元beam188进行连接；和/或

所述变桨轴承内圈和所述变桨轴承外圈之间的所述变桨轴承滚球按照实际个数采用弹簧单元combin39进行建模，使用预定义的力-变形曲线来定义所述变桨轴承滚球承受压缩载荷的变刚度，每个所述变桨轴承滚球采用六个所述combin39单元辐条轮模拟，六个所述comin39单元相对于滚道水平面分别成±30°、±50°、±70°分布。

3.根据权利要求1所述的风机变桨轴承连接螺栓建模方法，其特征在于，

所述变桨轴承外圈和所述轮毂之间、所述叶片法兰与所述叶片叶根部分之间、所述叶片法兰与所述变桨轴承内圈之间均设置为摩擦接触，其余部件之间的接触关系设置为绑定接触。

4.根据权利要求3所述的风机变桨轴承连接螺栓建模方法，其特征在于，

所述变桨轴承外圈和所述轮毂之间、所述叶片法兰与所述叶片叶根部分之间和/或所述叶片法兰与所述变桨轴承内圈之间的摩擦系数均为0.2。

5.一种风机变桨轴承连接螺栓强度校核方法，用于对权利要求1-4任一项所述的风机变桨轴承连接螺栓有限元模型进行极限强度校核，其特征在于，包括如下步骤：

对所述有限元模型设置不同的边界条件，约束相关自由度与施加不同的极限工况；

利用有限元分析软件对所述有限元模型进行求解，得到所述变桨轴承与轮毂连接螺栓、所述变桨轴承和叶片连接螺栓的极限强度。

6.根据权利要求5所述的风机变桨轴承连接螺栓强度校核方法，其特征在于，

所述约束相关自由度为主轴假体部分后端面节点的所有自由度全约束，分别在所述3个叶片叶根部分中心处设置一个主节点，通过刚性梁单元beam188将其与所述叶片叶根部分上端面节点进行连接，将所述3个叶片叶根处的极限载荷传递到所述3个叶片上，其中，所述极限载荷为3个叶片叶根部分中心处的极限载荷。

7.根据权利要求5所述的风机变桨轴承连接螺栓强度校核方法，其特征在于，所述利用有限元分析软件对有限元模型进行求解，包括：

向所述变桨轴承与轮毂连接螺栓、所述变桨轴承与叶片连接螺栓施加最大预紧力；

基于所述最大预紧力施加不同的极限载荷；

进行所述极限工况的加载与计算。