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由于過(guò)盈連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定心性能好、承載能力高、過(guò)載保護(hù)及在沖擊載荷下性能良好等優(yōu)點(diǎn)，軸毅過(guò)盈連接在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。基于它的優(yōu)點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低速軸采用脹緊套連接，脹緊套一般采用國(guó)標(biāo)GB/T7934-1999來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)用經(jīng)典彈性力學(xué)理論進(jìn)行強(qiáng)度分析，它們都是基于經(jīng)典彈性力學(xué)中拉梅方程來(lái)進(jìn)行理論計(jì)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(zhǔn)確,于是分別應(yīng)用彈性力學(xué)理論與有限元分析方法對(duì)脹套在極限工況下進(jìn)行了強(qiáng)度分析，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較，指出用有限元分析的方法更為準(zhǔn)確，為MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸脹緊套連接的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析提供了一個(gè)有限元分析思路。
主軸脹緊套是根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T7934-1999來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作原理為：通過(guò)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(guò)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(jìn)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(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。強(qiáng)度的理論計(jì)算應(yīng)用彈性力學(xué)理論(拉梅方程)計(jì)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(jìn)行計(jì)算。限于篇幅只給出脹套內(nèi)環(huán)的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程和公式，脹套外環(huán)、行星架、主軸只列出其表達(dá)式。
有限元分析模型如圖所示采用六面體八節(jié)點(diǎn)單元，單元尺寸為15 mm，總網(wǎng)格數(shù)量為43932個(gè)，在劃分網(wǎng)格時(shí)還需要考慮接觸狀態(tài)，該模型有5個(gè)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(gè)接觸體接觸面上的網(wǎng)格盡量一一對(duì)應(yīng)，以方便接觸探測(cè)，利用非線性有限元軟件MSC.MARC進(jìn)行接觸分析，接觸體的接觸關(guān)系進(jìn)行設(shè)置。
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