风力机轮毂是风轮的连接和承力部件,它与叶片、主轴(转子)通过螺栓连接构成风轮。所有从叶片传来的载荷,都要通过轮毂传递到传动系统,再传到发电机,所以风力发电机组轮毂及其连接螺栓的结构强度和疲劳强度关系到风力机组的可靠性和安全性。为确保风力机在其设计寿命内能够正常运行,依据(GL)认证规范,本论文就某MW级水平轴式永磁直驱型风力发电机组的轮毂及其连接螺栓进行有限元分析,重点分析了该轮毂在极限载荷作用下的静强度和疲劳寿命,以及轮毂连接螺栓在预紧力工况和实际工作工况下的接触强度与疲劳寿命。总结了基于GL规范对轮毂及轮毂连接螺栓接触强度分析的方法。主要研究内容如下:①从水平轴式永磁直驱型风力发电机组的结构入手,依据叶素动量理论,借助风力发电机组专用载荷计算仿真软件GH Bladed对风力发电机组整机进行系统动力学仿真,计算得到轮毂的叶根处极限载荷和轮毂中心极限载荷。②按照轮毂几何建模、有限元模型网格的划分、边界条件的设定、载荷施加,提交运算等步骤,对轮毂结构静强度进行分析研究,重点就边界条件设定和载荷施加方式进行分析对比,使得施加的边界条件和载荷更加符合实际情况。③根据风力发电机组的受力特点,选择适合轮毂的疲劳分析方法,应用仿真得到的疲劳载荷谱,计算轮毂在某地风况下运行20年的疲劳损伤。④对轮毂连接螺栓进行接触强度分析,计算得到螺栓及轮毂的应力状况,从应力结果分析得出螺栓在轮毂连接方面起着至关重要的作用,且螺栓预紧力对轮毂应力贡献最大。⑤通过Bladed软件,利用通道合并和螺栓上所施加的载荷与其应力关系,生成螺栓应力时间历程,验证螺栓20年设计寿命内的累积疲劳损伤是否满足要求。