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摘 要：风电机组主轴承载着极其重要的载荷,为验证主轴自身结构的合理性,以有限元分析软件MSC.Patran作为分析平台对其进行强度分析.分析结果表明：在各极限载荷工况下,主轴的最大应力值均小于材料的许用应力,满足材料的强度要求,能够达到最初的设计要求.

关 键 词 ：风电机组 主轴 有限元分析

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0103-02

风电机组使用环境条件差,零部件所受的载荷变化多变,使得风电机及其零部件的使用寿命减少.尤其是风电机组的主轴,除自身重力外,还受风轮通过轮毂传导过来的主扭矩及轴向推力,一旦发生失效,整个风机将不能工作,因此需对主轴进行极限强度校核.采用经典力学方法很难直观地分析其受力状况,本文采用有限元方法对辽河石油装备制造总公司1.5 MW风电机组主轴分析.

3.约束与载荷

根据主轴安装过程中的特点,通过轮毂几何中心点建立锥形MPC将极限载荷施加在主控点,通过MPC刚性梁单元作用到轮毂假体上最后传递到主轴上,轴承内圈作为假体,内圈外环面上的节点与内圈中心节点用MPC刚性梁单元连接,在轴承中心点施加UX、UY和UZ位移约束,其目是要体现主轴与主轴承、胀紧套之间的装配关系[4].

4.主轴的有限元分析

根据所建立的有限元分析模型,并利用MSC.Patran作为分析平台对主轴进行极限强度分析,得出主轴在极限载荷状态下的位移值和应力值,部分工况主轴的有限元分析云图如图2、3所示.

风机主轴的材料是34CrNiMo6,材料安全系数取γm等于1.2,屈服极限等于745 MPa,其许用应力[]等于/γm,从而得：[]等于745/1.2等于620.8 MPa,故主轴最大应力等于526 MPa<[],主轴最大应力没有超过材料的许用应力,满足强度要求,故此工况下具有足够的强度.

5.结论

本文对风电机组中重要的主轴进行强度分析和校核,得出应力分布规律和应变分布云图,最终安全余量约为1.2,通过此分析提