權(quán)利要求書(shū)： 1.一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上設(shè)備的三維模型，并將該三維模型導(dǎo)入有限元軟件，建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型；

(2)設(shè)置風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型中各部件的屬性和部件間的連接關(guān)系；

(3)對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷，并在有限元分析軟件中對(duì)所述有限元模型進(jìn)行非線性求解，計(jì)算螺栓在極限工況下的拉應(yīng)力，組合擰緊產(chǎn)生的剪切應(yīng)力得到螺栓的等效應(yīng)力，結(jié)合材料屈服強(qiáng)度及安全系數(shù)得到螺栓極限強(qiáng)度性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上的設(shè)備包括變槳軸承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、變槳電機(jī)、輪轂、鎖緊盤(pán)、主軸假體和輪轂與主軸之間的連接螺栓，其中輪轂與主軸之間通過(guò)兩圈雙頭螺柱進(jìn)行連接，兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓通過(guò)輪轂與主軸的盲孔連接，外圈螺栓通過(guò)輪轂、主軸與剎車(chē)盤(pán)進(jìn)行連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓設(shè)置為梁?jiǎn)卧鲎儤S承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、鎖緊盤(pán)、主軸假體、螺栓以及各部件之間墊片的材料均設(shè)置為鋼，變槳電機(jī)、輪轂的材料均設(shè)為QT350。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述變槳軸承內(nèi)圈和變槳軸承外圈之間，以及變槳電機(jī)齒輪的嚙合部分均設(shè)置為通過(guò)Link10單元連接，通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置Link10單元受壓力不受拉力。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述變槳電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用pipe16單元模擬，變槳電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與嚙合齒之間的連接采用beam4單元模擬，變槳電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與變槳電機(jī)之間的連接采用pipe16單元模擬。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，兩圈雙頭螺柱與輪轂之間設(shè)有墊片，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓和外圈螺栓均采用beam4單元進(jìn)行模擬，墊片采用solid185實(shí)體單元?jiǎng)澐?，兩圈雙頭螺柱與墊片之間以及兩圈雙頭螺柱與盲孔之間均采用載荷傘連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，所述輪轂與主軸之間，以及主軸與鎖緊盤(pán)之間設(shè)置為摩擦接觸，其余部件之間設(shè)置為綁定接觸。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，對(duì)主軸末端節(jié)點(diǎn)在三維坐標(biāo)系中三個(gè)軸向的自由度進(jìn)行位移約束。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，其特征在于，在對(duì)在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷時(shí)，首先建立葉根中心和變槳軸承內(nèi)圈的約束方程，然后在葉根中心施加載荷，并將施加載荷后的在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型提交到有限元分析軟件中進(jìn)行計(jì)算。

說(shuō)明書(shū)： 一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)性能分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法。背景技術(shù)[0002] 隨著傳統(tǒng)能源的日益消耗和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，人們都在尋找能夠替代傳統(tǒng)能源的新型能源。而風(fēng)能作為一種清潔無(wú)污染的可再生能源，越來(lái)越受到人們的重視。[0003] 將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能需要利用風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)中輪轂與主軸之間的連接螺栓，起著在輪轂與葉片的重力以及風(fēng)載的作用下傳遞風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩的左右，并承受風(fēng)輪的重力和風(fēng)壓造成的彎矩，因此其性能的優(yōu)劣直，接關(guān)系到整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否能夠正常工作。[0004] 在現(xiàn)有的關(guān)于輪轂與主軸連接螺栓性能評(píng)價(jià)的技術(shù)中，常規(guī)的工程計(jì)算方法很難達(dá)到實(shí)際工程需要的精度，只有采用有限元軟件，模擬螺栓在載荷傳遞路徑上真實(shí)的受載情況，才能保證螺栓強(qiáng)度校核的可靠性。[0005] 目前，關(guān)于對(duì)輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度性能的研究，如公布號(hào)為CN104699912A,名稱(chēng)為“一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算方法”的專(zhuān)利文件，公開(kāi)了一種采用有限元軟件建立螺栓的有限元分析模型，計(jì)算螺栓的疲勞強(qiáng)度的方法。但是該專(zhuān)利中所建立的輪轂與主軸連接螺栓有限元模型比較簡(jiǎn)單，與輪轂與主軸連接螺栓載荷的實(shí)際傳遞路徑不相符，所以對(duì)螺栓強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果不夠準(zhǔn)確。發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析時(shí)，分析結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：[0008] 一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，包括如下步驟：[0009] (1)建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上設(shè)備的三維模型，并將該三維模型導(dǎo)入有限元軟件，建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型；[0010] (2)設(shè)置風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型中各部件的屬性和部件間的連接關(guān)系；[0011] (3)對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷，并在有限元分析軟件中對(duì)所述有限元模型進(jìn)行非線性求解，計(jì)算螺栓在極限工況下的拉應(yīng)力，組合擰緊產(chǎn)生的剪切應(yīng)力得到螺栓的等效應(yīng)力，結(jié)合材料屈服強(qiáng)度及安全系數(shù)得到螺栓極限強(qiáng)度性能。[0012] 進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上的設(shè)備包括變槳軸承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、變槳電機(jī)、輪轂、鎖緊盤(pán)、主軸假體和輪轂與主軸之間的連接螺栓，其中輪轂與主軸之間通過(guò)兩圈雙頭螺柱進(jìn)行連接，兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓通過(guò)輪轂與主軸的盲孔連接，外圈螺栓通過(guò)輪轂、主軸與剎車(chē)盤(pán)進(jìn)行連接。[0013] 進(jìn)一步的，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓設(shè)置為梁?jiǎn)卧?，所述變槳軸承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、鎖緊盤(pán)、主軸假體、螺栓以及各部件之間墊片的材料均設(shè)置為鋼，變槳電機(jī)、輪轂的材料均設(shè)為QT350。[0014] 進(jìn)一步的，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述變槳軸承內(nèi)圈和變槳軸承外圈之間，以及變槳電機(jī)齒輪的嚙合部分均設(shè)置為通過(guò)Link10單元連接，通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置Link10單元受壓力不受拉力。[0015] 進(jìn)一步的，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述變槳電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用pipe16單元模擬，變槳電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與嚙合齒之間的連接采用beam4單元模擬，變槳電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與變槳電機(jī)之間的連接采用pipe16單元模擬。[0016] 進(jìn)一步的，兩圈雙頭螺柱與輪轂之間設(shè)有墊片，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，所述兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓和外圈螺栓均采用beam4單元進(jìn)行模擬，墊片采用solid185實(shí)體單元?jiǎng)澐?，兩圈雙頭螺柱與墊片之間以及兩圈雙頭螺柱與盲孔之間均采用載荷傘連接。[0017] 進(jìn)一步的，所述輪轂與主軸之間，以及主軸與鎖緊盤(pán)之間設(shè)置為摩擦接觸，其余部件之間設(shè)置為綁定接觸。[0018] 進(jìn)一步的，在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，對(duì)主軸末端節(jié)點(diǎn)在三維坐標(biāo)系中三個(gè)軸向的自由度進(jìn)行位移約束。[0019] 進(jìn)一步的，在對(duì)在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷時(shí)，首先建立葉根中心和變槳軸承內(nèi)圈的約束方程，然后在葉根中心施加載荷，并將施加載荷后的在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型提交到有限元分析軟件中進(jìn)行計(jì)算。[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，建立的風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型中，包含了風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上的設(shè)備，所以載荷傳遞的路徑比較完整，所以對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸之間連接螺栓的性能計(jì)算的也比較準(zhǔn)確。附圖說(shuō)明[0021] 圖1是實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型示意圖；[0022] 圖2是實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型的變槳電機(jī)示意圖；[0023] 圖3是實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型的變槳軸承示意圖；[0024] 圖4是實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型的螺栓示意圖；[0025] 圖5是實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型的螺栓部分剖視圖；[0026] 圖6是實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型的螺栓疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法示意圖；[0027] 圖中：1為輪轂，2為剎車(chē)盤(pán)，3為主軸，4為變槳電機(jī)，5為變槳軸承內(nèi)圈，6為變槳軸承外圈，7為模擬葉根中心的mass21單元，8、9和10分別為模擬變槳電機(jī)與變槳軸承之間嚙合的piepe16單元、beam4單元和link10單元，11為模擬變槳軸承滾子的link10單元，12為墊片，13和14分別為模擬螺栓及與墊片之間連接的beam4單元和piepe16單元，15為模擬輪轂中心的mass21單元。具體實(shí)施方式[0028] 本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析時(shí)，分析結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。[0029] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：[0030] 一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，包括如下步驟：[0031] (1)建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓載荷傳遞路徑上設(shè)備的三維模型，并將該三維模型導(dǎo)入有限元軟件，建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型；[0032] (2)設(shè)置風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓有限元模型中各部件的屬性和部件間的連接關(guān)系；[0033] (3)對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型施加極限載荷，并在有限元分析軟件中對(duì)所述有限元模型進(jìn)行非線性求解，計(jì)算螺栓在極限工況下的拉應(yīng)力，組合擰緊產(chǎn)生的剪切應(yīng)力得到螺栓的等效應(yīng)力，結(jié)合材料屈服強(qiáng)度及安全系數(shù)得到螺栓極限強(qiáng)度性能。[0034] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。[0035] 本實(shí)施例提供一種風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度校核方法，包括如下步驟：[0036] (1)在制圖軟件上建立風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的幾何模型，該幾何模型包括載荷傳遞路徑上的風(fēng)機(jī)的變槳軸承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、變槳電機(jī)、輪轂、鎖緊盤(pán)、主軸假體以及各部件之間的墊片；制圖軟件可采用如Proe等軟件；[0037] (2)將風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的幾何模型導(dǎo)入有限元分析軟件，結(jié)合變槳電機(jī)轉(zhuǎn)軸、齒輪嚙合幾何尺寸，利用有限元軟件以為單元進(jìn)行有限元建模，如圖1所示，有限元分析軟件可采用Hpermesh等；然后設(shè)置各部件的屬性以及各部件之間的連接關(guān)系；[0038] 在有限元軟件中，對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的幾何模型中各設(shè)備分別采用實(shí)體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分；[0039] 在風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型中，風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓設(shè)置為梁?jiǎn)卧儤S承內(nèi)圈、變槳軸承、變槳軸承外圈、鎖緊盤(pán)、主軸假體、螺栓以及各墊片的材料均設(shè)置為鋼，變槳電機(jī)和輪轂的材料設(shè)置為QT350；[0040] 風(fēng)機(jī)輪轂與主軸之間設(shè)置為通過(guò)兩圈雙頭螺柱進(jìn)行連接，兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓通過(guò)輪轂與主軸的盲孔連接，外圈螺栓通過(guò)輪轂、主軸與剎車(chē)盤(pán)進(jìn)行連接；兩圈雙頭螺柱與輪轂之間設(shè)有墊片，兩圈雙頭螺柱的內(nèi)圈螺栓和外圈螺栓均采用beam4單元進(jìn)行模擬，墊片采用solid185實(shí)體單元?jiǎng)澐?，兩圈雙頭螺柱與墊片之間以及兩圈雙頭螺柱與盲孔之間均采用載荷傘連接。[0041] 變槳電機(jī)的有限元模型如圖2所示，變槳電機(jī)齒輪的嚙合部分之間的連接通過(guò)link10單元進(jìn)行模擬，通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置該link10單元受壓力而不受拉力；[0042] 變槳電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用pipe16單元來(lái)進(jìn)行模擬，變槳電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與嚙合齒之間的連接通過(guò)beam4單元進(jìn)行模擬，變槳電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與變槳電機(jī)之間的連接通過(guò)pipe16單元進(jìn)行模擬；[0043] 變槳軸承的有限元模型如圖3所示，變槳軸承的內(nèi)圈和變槳軸承的外圈之間的連接通過(guò)link10單元進(jìn)行模擬，通過(guò)設(shè)置關(guān)鍵字設(shè)置該link10單元受壓力而不受拉力；[0044] 輪轂與主軸之間，以及主軸與鎖緊盤(pán)之間設(shè)置為摩擦接觸，其余部件之間均設(shè)置為綁定接觸；[0045] 輪轂與主軸連接螺栓的有限元模型如圖4所示，剖視圖如圖5所示，輪轂與主軸連接螺栓采用beam4單元模擬并施加預(yù)緊力，其螺紋部分通過(guò)載荷傘連接；[0046] 對(duì)在主軸末端節(jié)點(diǎn)在Ux，Uy，Uz三個(gè)方向的自由度進(jìn)行位移約束；[0047] (3)計(jì)算風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連接螺栓的強(qiáng)度；[0048] 對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂與主軸連結(jié)算的有限元模型施加極限載荷，根據(jù)旋轉(zhuǎn)輪轂中心位置MY或MZ的極限疲勞工況下的有限元結(jié)果，提取各螺栓Sdir、Sbyt、Sbzt三個(gè)應(yīng)力分量，每隔22.5度計(jì)算在對(duì)應(yīng)角度下的拉應(yīng)力，構(gòu)建該螺栓在各角度下的載荷?應(yīng)力關(guān)系曲線，結(jié)合材料SN曲線和時(shí)序載荷譜，得到螺栓在MY或MZ工況各角度下的損傷；根據(jù)損傷理論，按照損傷等于1進(jìn)行等效可以得到螺栓組的疲勞強(qiáng)度性能。