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由于過盈連接具有結(jié)構(gòu)簡單、定心性能好、承載能力高、過載保護及在沖擊載荷下性能良好等優(yōu)點，軸毅過盈連接在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。基于它的優(yōu)點風力發(fā)電機組低速軸采用脹緊套連接，脹緊套一般采用國標GB/T7934-1999來進行設(shè)計，應(yīng)用經(jīng)典彈性力學理論進行強度分析，它們都是基于經(jīng)典彈性力學中拉梅方程來進行理論計算的。隨著工程應(yīng)用的深入，發(fā)現(xiàn)經(jīng)典彈性力學中拉梅方程的方法不再準確,于是分別應(yīng)用彈性力學理論與有限元分析方法對脹套在極限工況下進行了強度分析，并對結(jié)果進行了比較，指出用有限元分析的方法更為準確，為MW級風力發(fā)電機組主軸脹緊套連接的結(jié)構(gòu)強度分析提供了一個有限元分析思路。
主軸脹緊套是根據(jù)國標GB/T7934-1999來設(shè)計的，其工作原理為：通過擰緊螺栓產(chǎn)生軸向夾緊力，在內(nèi)外環(huán)錐面的作用下，產(chǎn)生徑向力抱緊行星架和主軸，從而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力以傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力。在脹套夾緊前，脹套內(nèi)環(huán)與行星架、行星架與主軸之間有間隙，通過擰緊螺栓，脹套內(nèi)外環(huán)在徑向力的作用下產(chǎn)生徑向變形消除間隙，為了傳遞工作轉(zhuǎn)矩，需要進一步擰緊螺栓，在行星架與主軸結(jié)合面上產(chǎn)生足夠大的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。強度的理論計算應(yīng)用彈性力學理論(拉梅方程)計算。
把脹套內(nèi)外環(huán)、行星架、主軸等效為厚壁筒模型，應(yīng)用拉梅方程進行計算。限于篇幅只給出脹套內(nèi)環(huán)的詳細計算過程和公式，脹套外環(huán)、行星架、主軸只列出其表達式。
有限元分析模型如圖所示采用六面體八節(jié)點單元，單元尺寸為15 mm，總網(wǎng)格數(shù)量為43932個，在劃分網(wǎng)格時還需要考慮接觸狀態(tài)，該模型有5個接觸體：脹套外環(huán)(c_sleeve_nutter)，脹套內(nèi)環(huán)(c_sleeve_inner)、行星架(c_pcarrier)、主軸(c_shaft)、螺栓(c_bolt)，每個接觸體接觸面上的網(wǎng)格盡量一一對應(yīng)，以方便接觸探測，利用非線性有限元軟件MSC.MARC進行接觸分析，接觸體的接觸關(guān)系進行設(shè)置。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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