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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(fēng)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(biāo)GB/T7934-1999來進行設(shè)計，應(yīng)用經(jīng)典彈性力學(xué)理論進行強度分析，它們都是基于經(jīng)典彈性力學(xué)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(xué)中拉梅方程的方法不再準確,于是分別應(yīng)用彈性力學(xué)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(fēng)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(biāo)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(xué)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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