齿轮箱销套螺栓的连接强度分析

作     者：吕旭峰 黄杨杨 翁海平 陈中亚 高远俊 庄国志 LV Xufeng;HUANG Yangyang;WENG Haiping;CHEN Zhongya;GAO Yuanjun;CHUANG Kuochih

作者机构：运达能源科技集团股份有限公司浙江杭州310012 浙江省风力发电技术重点实验室浙江杭州310012 浙江大学航空航天学院浙江杭州310027 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第2期

页      面：319-326页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB4201100) 浙江省科技计划项目(2022C01178) 

主　　题：风电机组传动链 机械强度 极限强度 疲劳强度 齿轮箱 销套螺栓连接 非线性拟合 

摘      要：主轴与齿轮箱的连接是风电机组传动链中的重要结构,销套-螺栓连接形式的传扭结构得到了越来越多的应用,但目前针对销套-螺栓连接结构极限和疲劳强度的研究还较少。为此,建立了销套-螺栓连接结构有限元模型,对极限强度和疲劳强度进行了安全性评估。首先,建立了包含销套、螺栓、主轴以及齿轮箱等部件的有限元模型;然后,校核了各部件在极限扭矩下的极限强度,并分析了不同扭矩下结构的应力情况;最后,提出了考虑非线性应力情况的疲劳强度计算方法,并校核了结构疲劳强度。研究结果表明:销套-螺栓连接结构的传扭可分为三个阶段,第一阶段为外圈螺栓传扭,第二阶段为外圈销套与内圈螺栓传扭,第三阶段为外圈销套与内圈销套传扭;传扭过程中载荷与应力存在明显的非线性关系,疲劳强度分析需要考虑相应的非线性关系;传扭结构应力最大点和疲劳最大点均位于主轴侧销孔,应力为553 MPa,疲劳数值为0.1355,因此,设计时需要重点关注主轴接口的强度情况,保证连接的可靠性。