以风机3种轮毂腹板表面(内凹、外凸和平面)对轮毂静强度与疲劳强度的影响为研究对象,采用有限元仿真计算方法,基于ANSYS软件分析不同轮毂腹板表面下轮毂的受力情况。结果表明,轮毂腹板内凹不利于极限强度,轮毂腹板外凸对极限强度影响不大,甚至会产生一定有利影响;腹板内凹对轮毂腹板过线孔、腹板连接内圆弧、腹板大圆孔的疲劳强度产生较大不利影响,对轮毂腹板内侧凸台的疲劳强度产生一定的有利影响;腹板外凸对轮毂腹板内侧凸台与腹板连接内圆弧的疲劳强度产生一定的不利影响,对轮毂腹板过线孔与腹板大圆孔的疲劳强度产生一定的有利影响。

针对不同疲劳损伤计算方法对轮毂疲劳强度的影响,采用有限元仿真计算方法分析不同疲劳损伤计算方法下轮毂的疲劳损伤情况,结果表明在相同的条件下,平均应力修正的方法对轮毂疲劳损伤的结果影响较大;而在确定轮毂实际受载过程中屈服或破坏规律的前提下,应力组合方法对轮毂疲劳损伤的结果影响较小;经过对比分析得出,选用AbsMaxPrincipal或CriticalPlane作为应力组合方法,同时使用FKM方法进行平均应力修正,计算轮毂疲劳损伤的结果更为精准与保守。

通过建立1/N叶根连接结构有限元模型,对风电叶根T型螺母的力学性能进行了研究,提出一种叶根T型螺母应力的理论计算方法。根据T型螺母支反力的有限元计算结果,该计算方法采用近似的函数式来描述T型螺母的支反力,然后根据材料力学理论得到T型螺母弯矩和应力的理论计算式。通过对比T型螺母的弯矩,理论计算与有限元结果差异较小,说明叶根T型螺母应力理论计算方法是可行的。相比有限元方法,这种理论计算方法更加简单、方便,并且大大减少工作量,提高了工作效率。

作为风力发电机组连接齿轮箱与发电机的关键部件,联轴器胀紧套本身的强度,以及可以抵抗的打滑力矩对风机正常运行起着重要作用。通过对联轴器胀紧套初始结构进行强度校核,依据胀紧套受力特点,对失效部分提出优化方案;同时根据需要的安装力,完成安装螺栓的选型。最后通过对最终设计方案进行滑移因素分析,确定胀紧套可以传递的最大转矩,为胀紧套的设计、优化、安装及使用提供了完整的思路。