风力发电机组高强度连接螺栓的计算方法

兆瓦级风力发电机组的各组部件之间通常都通过高强度螺栓连接.这些高强度螺栓常年处在较为恶劣的环境中,且受力复杂.通过风力发电机组运行证明,螺栓连接处是较易出现失效的地方.因此,在设计时需要对机组螺栓连接的各部位进行精确的计算,以保证风电机组运行的安全性、可靠性.主要介绍了关键部位连接螺栓适用的不同计算方法.     

MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度分析

针对MW级风力发电机轮毂与主轴连接螺栓强度设计问题,运用有限元软件ANSYS建立轮毂与主轴连接螺栓仿真模型;通过对轮毂与主轴连接螺栓的受力分析、螺栓有限元模拟方法的研究,基于GL规范,分别利用有限元方法和工程计算,对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明,螺栓强度和滑移面剪切力满足设计要求。该研究为风机轮毂与主轴连接螺栓强度校核提供了参考。     

鱼骨图在高强度螺栓设计方法改进中的应用

高强度螺栓应用于各行各业，连接关键部位，承受主载荷，受力情况复杂，现场使用时如果断裂，会造成严重后果。在高强度螺栓设计方法改进中应用鱼骨图，对高强度螺栓的断裂原因进行综合分析，从人员、设备、材料、方法、环境、测量5M1E环节入手，针对受力、材料选型、热处理、螺纹结构、表面防腐等方面综合提出可行的高强度螺栓设计方法改进建议。     

螺栓连接零件受拉力和压力的无线测量新方法

针对螺栓拉应力仅能测量螺栓连接零件受到的拉力,而无法测量压力的局限,在螺栓连接的两零件之间引入了高刚度弹性元件,并利用无线应变测试系统,通过测量螺栓因弹性变形产生拉力F的变化,实现了复杂工况下螺栓连接零件受拉压外力Fe的无线测量。设计、制造了测力螺栓和弹性元件;采用ANSYS软件分析了弹性元件的压应力及变形量,通过正交设计法优化了弹性元件的结构。建立了测量方法的计算模型,得到了测力螺栓受拉力F与螺栓连接零件所受的拉压外力Fe的关系,进行了不同预紧力下螺栓连接零件受拉压外力Fe的实验验证。研究结果表明,凹槽深度和单侧凹槽数量是影响弹性元件性能的关键因素。螺栓连接零件受拉压外力可以实时、准确地得到测量,零件受拉压外力与测力螺栓处受力为线性关系。     

大型钢结构中高强度螺栓连接的布局分析及设计

阐述高强度螺栓的材料性能及工作机理,分析了高强度螺栓连接的布局设计中高强度螺栓连接的相关技术参数,确定了高强度螺栓布局的主要距离及螺栓长度的计算公式,使高强度螺栓连接所能产生的强度与钢板母材的屈服极限强度相当,即能保证高强度螺栓连接结构与母材的强度匹配,又能保证螺栓连接质量和精度,使高强度螺栓连接的结构设计更为合理,经实际运行稳定可靠,为钢结构高强度螺栓连接的布局及设计提供了切实可行的方法.     

MW级风机变桨轴承与轮毂连接螺栓的强度分析

针对某MW级风电机组变桨轴承与轮毂连接螺栓强度设计问题,利用ANSYS软件建立了该变桨轴承与轮毂连接螺栓仿真模型,通过对变桨轴承的受力分析和变桨轴承、螺栓有限元模拟方法的研究,基于GL规范分别利用有限元方法和理论分析方法对该连接螺栓进行了强度分析和接触面滑移分析。研究结果表明,螺栓的极限强度和疲劳强度满足设计要求,极限计算中有限元分析结果和理论分析结果基本一致,接触面之间不会发生使螺栓承受剪切力的滑移。该研究结果为风机变桨轴承和轮毂连接螺栓设计提供了参考。     

PTFE缠绕垫片旋转法兰的强度及密封性能研究

带垫片的螺栓法兰为压力容器管道的重要连接件,现行的基于Waters算法的规则设计难以保证法兰连接承受复杂载荷的完整性及密封有效性,根据欧盟标准BS EN 13445-3-2009附录GA的设计原则,建立PTFE缠绕垫片的压缩回弹本构关系,采用3D非线性有限元方法分析垫片及螺栓连接的旋转法兰组件受到内压及外载作用的强度及密封性能,结果表明螺栓预紧及操作条件下垫片法兰的密封性能及强度性能满足要求,螺栓预紧力的确定与内压及外载的大小,动态变化的垫片压应力、螺栓分散性有关。     

螺栓连接板抗共振最优间距研究

针对不同预紧力,开展了间距对螺栓连接板模态频率的影响实验研究.首先,构建了螺栓连接板振动模态测试系统;然后,改变螺栓预紧力,测试了不同间距下螺栓连接板的模态频率;最后,讨论了螺栓间距对连接板模态频率的影响机制,并提出了螺栓连接板最优间距动力学设计方法.结果 表明:预紧力变化对螺栓连接板的模态频率有一定影响,而且不同预紧力下间距对连接板模态频率的影响程度不同,但是影响规律基本一致.基于预紧力和间距对螺栓连接板模态频率的影响,提出了基于抗共振的螺栓连接板最优间距设计方法.研究结果为螺栓连接板的抗疲劳动力学设计提供了新思路..     

基于VDI标准柴油机连接箱螺栓强度分析

对于分体式设计的柴油发电机组,柴油机与主发电机之间过渡连接的部分的通常采用连接箱进行结合,这就要求连接箱的螺栓具有良好的安全性能,文中以连接箱与柴油机连接螺栓作为研究对象,建立螺栓连接有限元连接模型,采用非线性静强度有限元计算,得到连接箱与机体连接螺栓的受载情况,然后运用VDI2230标准对连接螺栓进行多维度的安全校核,结果得到连接螺栓的屈服安全系数、疲劳安全系数、表面压应力安全系数、抗滑移安全系数均符合设计要求,具有良好的安全性能,对实际生产具有指导意义。     

风电机组轮毂螺栓连接建模与接触强度分析

高强度螺栓是大型风电机组中重要的连接件。针对其接触强度分析,以某MW级风电机组中轮毂法兰与变桨轴承及主轴法兰螺栓连接为研究对象,基于VDI2230螺栓连接设计准则,首先建立了螺栓螺旋副接触刚度数学模型,提出采用等效梁模拟螺栓连接,并对轮毂螺栓连接进行有限元建模。在预紧力作用和极限工况下,分别对轮毂螺栓连接的接触强度进行了计算。结果表明,等效梁可准确模拟螺旋副接触力的传递;且在极限工况下,轮毂螺栓连接不会发生屈服破坏。提出的螺栓连接模型为螺栓接触强度分析提供了一种较为高效、准确的建模方法。     

爆炸容器法兰结构的有限元计算分析

利用ANSYS有限元分析软件,对法兰结构进行三维有限元计算,并采用对比试验验证了数值模拟的可靠性。数值计算给出了容器筒体发生塑性变形时法兰连接结构的详细的应力情况,得到以下结论：法兰张角是法兰系统整体强度和刚度的直观反映,可作为表示法兰失效的量化参数;法兰连接结构的最大应力出现在螺栓内侧及螺栓孔外侧靠筒体处;法兰环厚度是引起法兰结构受力变化最敏感的法兰尺寸,锥颈的宽度和法兰外径相对于法兰环厚度的变化对法兰强度的影响要小得多;螺栓孔中螺栓的位置和螺栓预紧力对孔周围的受力情况影响很大。这些结论为后续爆炸容器法兰结构设计及开展相关试验提供了可靠依据。     

D形抗剪螺栓在螺栓-法兰连接密封结构中的应用

比较了两种主要的螺栓--法兰连接结构-主螺栓连接和抗剪螺栓连接在结构方面的特点；提出了一种新开发设计的D形抗剪螺栓结构；探讨了高压密封结构中D形抗剪螺栓的设计,并与普通拉伸螺栓、一般抗剪螺栓的设计进行了比较。结果表明D形抗剪螺栓连接结构装拆迅速、连接安全、密封可靠,可应用于经常装拆的高压容器或管道的密封连接。     

液压螺栓拉伸器的设计及有限元仿真

介绍了锅炉给水泵专用螺栓拉伸器的工作原理,提出一种基于有限元仿真与实验相接合的设计方法.利用有限元软件ANSYS对拉伸器关键结构-缸体和支架进行强度校核和结构优化,并与制定拉伸器的试验方案进行数据对比.结果表明：初设参数下支架结构合理;缸体应力集中强度大于材料的屈服极限,不满足设计要求;优化缸体尺寸后,结构的安全系数为1.3;缸体外端应变数据中仿真值与实验值相符,大大提高了螺栓拉伸器在实际工程应用的安全性.     

螺栓联接的可靠性设计

提出了＂当量可靠度＂概念,采用当量可靠度进行紧螺栓联接可靠性设计的方法,简便可行,能使螺栓联接的可靠性设计的计算更加科学合理。这种思想方法,在一定条件下可以推广到其它机械零件的设计中去,使它们的可靠性设计更趋合理。     

发动机飞轮螺栓的三维有限元计算分析

结合大功率柴油机性能强化的数值计算，针对螺纹连接几何形状和载荷条件的复杂性，建立了装配实体模型；在考虑柔性曲轴附加转矩的情况下，采用接触分析法对发动机的飞轮螺栓进行了三维有限元计算；得出了螺栓工作状态下最危险点发生的位置，考核了螺栓的疲劳强度安全系数，分析结果表明，螺纹连接是一种弹塑性模型。提出了发动机性能强化后螺栓连接的三种优化设计方案。     

基于多目标遗传算法的汽车起重机回转支承螺栓组联接优化设计

基于汽车起重机回转支承螺栓组的设计特点,建立了解决该类问题的螺栓组布局方案和非线性约束多目标优化数学模型。采用NSGA-II算法,对连接螺栓布置、设计参数进行了优化,验证了多目标优化模型的正确性和实用性,并实现了多方案设计,为螺栓的优化设计与决策奠定了基础,为杜绝螺栓疲劳断裂的安全隐患提供了解决方案。     

快速选用和正确设计钢结构用高强度螺栓

阐述了钢结构用摩擦型大六角头高强度螺栓连接的预拉力、扭矩系数、施工扭矩、连接面的处理、抗滑移系数、螺栓连接的设计原则等作了重点阐述,并且提供经验的计算方法,介绍各参数的确定,指出设计中应注意的问题,明确施工图的内容,解决了实际工作中一些设计人员因对此不是十分清楚,而影响设计质量的问题。对钢结构连接设计具有一定的参考价值。     

紧联接不控制预紧力时普通螺栓的简捷设计计算方法

针对紧联接不控制预紧力时普通螺栓的设计计算需采用试算方法的问题 ,提出一种无需试算的新方法即查表法。通过所编制的螺栓许用拉力表的直接查找可以避免重复试算的繁琐和计算误差 ,简化计算步骤并提高计算的准确性     

螺钉联接的可靠性优化设计

在鱼雷大段联接中,螺钉联接是一种广泛采用的方法.鱼雷壳体结构设计和强度分析过去一直采用以最大载荷、最小强度给出的安全系数来保证结构的可靠性,这里则提出使用可靠性理论和优化设计方法对螺钉联接进行再设计,并建立了相应的数学模型,利用遗传算法进行优化计算,经过计算取得了很好的成果.     

桥梁钢结构高强度螺栓组连接设计

分析了桥梁钢结构中高强度螺栓的机械性能、拧紧力矩、摩擦面间传递的作用力及摩擦系数,针对高强度螺栓受力参数进行了分析计算,分别以结构件材料的屈服极限σs和结构件所受轴向力P作为高强度螺栓组设计和计算的依据,在保证高强度螺栓联接所能产生的强度与钢板母材的屈服极限σs强度相当,即连接结构的强度匹配的前提下,对高强度螺栓联接进行设计计算。采用此方法进行的高强度螺栓组联接设计更为合理,在实际生产运行中稳定可靠。