一种确定风电锁紧盘过盈量的方法

摘要

一种确定风电锁紧盘过盈量的方法，属于风力发电机设计技术领域，特征在于发计步骤如下：根据主传动轴传递的扭矩和轴向力，计算满足要求主轴与轴套接触面最小传递压强与过盈量，以及材料不发生失效所允许的最大过盈量：再按照轴套校核方法计算轴套与内环接触面的所需最小压强及过盈量。由于内环与外环是圆锥过盈配合，并且接触面属于阶梯状，故对内环进行受力分析，由受力平衡可计算出圆锥面的接触压强及过盈量，从而得出螺栓的拧紧力矩和数目。本发明方法由计算各接触面过盈量到确定螺栓拧紧力矩和数目，比传统方法结果更精确，更结合实际，对锁紧盘的使用寿命和主轴传递载荷方面具有很高的实用价值。

主权项

1.一种确定风电机中锁紧盘过盈量的方法，其特征在于设计步骤如下：（1）计算轴与轴套接触面的压强和过盈量：① 根据风电机中锁紧盘主传动轴（6）传递的扭矩M和轴向力，计算所需轴与轴套接触面的最小压强为：根据传递扭矩计算（1）根据传递轴向力计算（2）根据同时传递扭矩和传递轴向力合成计算（3）式中：——轴与轴套接触面直径（mm）——轴与轴套的接触面长度（mm）——轴与轴套接触面的摩擦系数；② 根据材料力学中有关厚壁圆筒的计算理论，结合拉美方程可计算出轴与轴套接触面的最小过盈量为：（4）式中: 被包容件轴的系数由轴套、内环与外环组成的包容件的系数——轴的内径(mm)——外环的外径(mm)——被包容件轴的泊松比——由轴套、内环和外环组成的包容件的等效泊松比——被包容件轴的弹性模量(Mpa)——由轴套、内环和外环组成的包容件的等效弹性模量(Mpa)；③ 锁紧盘各个零件的材料决定着自身的失效形式，塑性材料的失效为塑性变形，脆性材料的失效为断裂，当包容件与被包容件都不发生塑性变形时，根据第四强度理论公式可计算出相应的最大压强为：被包容件轴的最大压强（5）包容件的最大压强（6）式中:——被包容件轴的屈服强度(Mpa)——由轴套、内环和外环组成的包容件的等效屈服强度(Mpa)；联接件不产生塑性变形的最大压强为和中较小者，轴与轴套接触面的最大过盈量为：（7）（2）计算轴套与内环接触面的压强和过盈量：① 根据主轴与轴套接触面的最小压强和轴套校核公式，可计算出轴套与内环接触面所需的最小压强为：（8）式中：——表示轴与轴套的配合间隙(mm)——轴套的弹性模量(Mpa)——轴套的外径(mm)；② 根据轴套与内环接触面的最小压强，可计算出接触面的最小过盈量为：（9）式中: 由轴与轴套组成的被包容件的系数由内环与外环组成的包容件的系数——被包容件的等效泊松比——包容件的等效泊松比——被包容件的等效弹性模量(Mpa)——包容件的等效弹性模量(Mpa)；③ 根据材料不发生塑性变形和第四强度理论，可计算出轴套与内环接触面的最大压强为：被包容件的最大压强（10）包容件的最大压强（11）式中:——由轴与轴套组成的被包容件的等效屈服强度(Mpa)——由内环与外环组成的包容件的等效屈服强度(Mpa)；联接件不产生塑性变形的最大压强为和中较小者，轴套与内环接触面的最大过盈量为：（12）（3）计算内环与外环接触面的压强和过盈量：① 风电锁紧盘内环与外环为圆锥过盈配合，其中圆锥面分成两部分，长接触面（L）起主要过盈联接，短接触面（S）用来辅助联接，可以通过对内环的受力分析来对圆锥接触面压强进行设计计算；对内环进行受力分析，在竖直方向上，根据受力平衡理论可知：式中：——轴套对内环内表面的正压力——分别为内环短接触面（S）和长接触面（L）上的正压力——分别为内环短接触面（S）和长接触面（L）上的摩擦力——内环与外环圆锥接触面的摩擦系数——内环倾角——轴套与内环的接触面长度(mm)；联立上述方程可计算出圆锥接触面上的总压力为：（13）② 根据锁紧盘的形状尺寸以及螺栓拧紧内环的推进行程，可推导出的比值，推导过程如下：当内环的推进行程为A时，内环与外环长接触面的过盈量为，短接触面的过盈量为内环与外环长短接触面的平均直径分别为、长接触面的直径比短接触面的直径比长接触面的被包容件系数，包容件系数短接触面的被包容件系数，包容件系数式中：——由轴、轴套与内环组成的被包容件的等效泊松比——包容件外环的泊松比长接触面的系数短接触面的系数根据过盈量的计算公式，可计算出长、短接触面压强的比值：（14）由得（15）式中：——分别为长、短接触面的长度(mm)由于内环长接触面起主要过盈作用，是传递扭矩和轴向力的依托，短接触面发挥辅助过盈作用，故计算长接触面的接触压强为：（16）传递负载所需的最小过盈量（17）式中:由轴、轴套与内环组成的被包容件的系数包容件外环的系数——由轴、轴套与内环组成的被包容件的等效弹性模量(Mpa)——包容件外环的弹性模量(Mpa)；③ 根据材料不发生塑性变形和第四强度理论，可计算出内环与外环接触面的最大压强：被包容件的最大压强（18）包容件的最大压强（19）式中:——由轴、轴套与内环组成的被包容件的等效屈服强度(Mpa)——包容件外环的屈服强度(Mpa)；联接件不产生塑性变形的最大结合压力为和中较小者；内环与外环接触面的最大过盈量为：（20）④ 在水平方向上，根据受力平衡理论可计算出螺栓拧紧力矩转化的轴向力为：代入方程（13）可得（21）将平均分配到每个螺栓上，可以计算出每个螺栓的拧紧力矩，对于单个螺栓：（22）式中：——扭紧力系数，可根据螺栓加工表面和润滑状态判断——螺栓数目——螺栓的直径(mm)。