风力发电机锁紧盘内外环锥角的有限元分析*

张康智， 毕永强， 曹鹏飞

(1.西安航空学院 机械工程学院，陕西 西安 710077；2.西安兴航航空科技股份有限公司，陕西 西安 710077)

0 引 言

风能作为一种对科学技术要求高，保护自然与环境的新能源，使风力发电机成为科学家与企业研究的方向。锁紧盘作为风力发电机的一个主要设备需要满足能承受较大冲击载荷与传递扭矩的要求。

Pedersen[1]利用应力基础理论公式计算得到过盈连接的径向与轴向应力，还给出应力分布图。宁可等[2]将风电锁紧盘作为实例，构建了多层过盈联接的力学模型，得到考虑承载性能和过盈层结构强度的可靠度数学模型，并以此为基础进行参数灵敏度分析。Wang等[3-6]基于过盈联接的计算方法，发明了4种风电锁紧盘的设计计算方法，形成了一套锁紧盘的设计方法与理论，并应用数值模拟等方法进行了不同方法的对比研究，开发了风电锁紧盘的应用程序，基于锁紧盘设计理论建立了考虑温度、转动的N层过盈连接设计理论。

锁紧盘内外环锥面锥角对锁紧盘的内外环摩擦力影响较大，但目前其数值缺乏相关的理论分析支撑。本文将通过有限元仿真分析，对锁紧盘过盈连接后内外环不同锥角的应力分布、变形范围、应力变化进行理论分析，并对仿真数据与理论计算数据进行比较，计算理论与仿真的误差率，作出折线图，得到内外环锥面的优化锥角。

1 锁紧盘的工作原理

风力发电机锁紧盘结构原理示意图如图1所示。锁紧盘由主轴、轴套、内环、外环和螺栓组成。……