风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度分析——采用Peterson方法.docx

风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度分析——采用Peterson方法
引言：
风力发电机组是利用风力发电的设备，随着全球对能源环保的重视，风力发电作为一种绿色，清洁的能源得到了更多的发展。而在风力发电机组中，塔筒是连接叶片转子和地基基础的中转站，因此塔筒的结构强度尤为重要。本文将通过Peterson方法对风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度进行分析。
1.研究对象分析：
本文分析的研究对象为风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓，该螺栓负责连接塔筒与发电机的，承受叶片转动引起的各种载荷，从而影响该连接处的强度。
2.Peterson方法介绍：
Peterson方法是常见的螺栓强度计算方法，以简化计算为主要目的，能够快速评估螺栓连接处的强度。该方法利用螺栓在加载过程中的应力变化情况进行分析，计算出螺栓的疲劳极限，从而确定其强度。
3.强度分析步骤：
（1）计算法兰间距离：法兰间距根据设计要求确定，在此不进行复述。
（2）计算轴心力F：轴心力F是风力发电机组与塔筒的载荷，由于风力发电机组重量是已知的，所以只要求出风力发电机组的侧向风荷载即可确定F；
（3）计算法兰面上的剪力V和弯矩M：V和M的计算基于弹性力学原理，即法兰所受力沿切线方向可以看作一个剪力，沿径向可以看作一个弯矩，计算公式为：
V=0.5F/n
M=0.25Fd/n
其中，n为螺栓数量，d为螺栓直径。
（4）计算螺栓的切向应力τ：根据材料力学原理，螺栓所受切向应力为剪力除以螺栓截面积，公式为：
τ=V/A_s
其中，A_s为螺栓截面积。
（5）计算螺栓的轴向应力σ：轴向应力是螺栓承受载荷时所受的拉应力，计算公式为：
σ=F/A_p
其中，A_p为螺栓净截面积。
（6）计算疲劳安全系数FS：
FS=(K_fSut)/[0.7(Ld)^0.5]>=1.5
其中，K_f为螺栓的疲劳强度系数，Sut为材料的疲劳极限，L为拉伸长度，d为螺栓直径。
4.结果分析：
通过以上步骤，假设塔筒法兰连接处螺栓数量n=8，直径d=24mm，轴心力F=15000N，已知材料的Sut=440Mpa和拉伸长度L=50mm，可以得到如下计算结果：
轴向应力σ=392.7MPa，切向应力τ=271.6MPa，疲劳安全系数FS=1.82>1.5。
因此，通过Peterson方法进行强度分析，得出该塔筒法兰连接处螺栓强度符合要求，未从材料强度和疲劳强度考虑螺栓连锁失效问题。
5.结论：
本文采用Peterson方法对风力发电机组塔筒法兰连接处螺栓强度进行了分析，通过计算可以得出该连接处螺栓符合强度要求，但未考虑螺栓联锁失效问题。因此，建议在实际应用中加强螺栓联锁的质量控制和检验，以确保连接处的稳定性和可靠性。同时，本文强度分析方法可以为风力发电机组塔筒设计提供一定的参考思路和方案。