风电机组高强度螺栓常见问题分析

张伟平新玮

新疆新能源研究院有限责任公司

一、标准紧固件的工作原理

为了便于机械产品的制造、生产、安装、运输、以及提高劳动生产率等，广泛地使用各种联接，机械联接分为可拆式联接和不可拆联接。

载荷在连接中的传动可分为两种方式：（1）通过连接件和被连接件的接触部分直接传动；（2）通过连接中被连接件接触面的摩擦来传力。

二、实际生产装配当中所存在的高强度螺栓连接常见问题

1.机械性能：

（1）M24×215螺栓用于轮毂与三个叶片之间的连接，个别螺栓轴向力增大，螺栓产生附件应力，打力矩时可能会断裂。

⑵由于安装面摩擦系数较小，螺栓在安装时出现垫圈转动现象。

⑶力矩扳手应及时校验，以免扳手示值不准，造成螺栓力矩超拧。

2.形位公差：\

2.3螺栓的选择

轮毂孔与叶片上的光孔直径为φ33，如果选用GB1228M30×410的螺栓，比轮毂孔与叶片上的光孔直径φ33小3mm，由于公称长度l较长，由于GB1228M30×410螺纹的直线度t＝2.150，直线度公差显然大于1.5的单边余量。即使直线度公差t<2.150穿过轮毂与叶片的光孔。就要选择一种直线度较高的螺栓来代替GB1228M30×410的螺栓，通过计算GB5782M30×410的螺栓在同样满足机械性能要求的前提下，满足直线度的公差等级，因此选用GB5782M30×410的螺栓来实现连接轮毂与叶片的连接。

3.尺寸公差

3.1GB/T5782与GB/1228对于螺栓螺纹长度的规定如下：

★GB/T5782六角头螺栓标准中规定了M30×410螺栓螺纹长度为b＝66～85mm。

★GB/1228高强度大六角头螺栓标准中虽然没有明确规定d＝30mm，l＝410mm的螺栓螺纹长度值b，将按照标准范围内的最大值生产制造，即b＝60mm。

3.2按照风电机组设计：螺纹长度b＝55mm，轮毂厚度为75mm，垫片厚度为15mm，叶片法兰至螺纹起始处的距离为255mm，叶根螺纹长度为55mm计算：

◆GB/1228高强度大六角头螺栓，螺纹长度55mm，垫圈至叶根螺纹起始处的距离为345mm，加上螺纹的长度55mm，总长度为400mm，但实际螺栓总长度为410mm，这10mm的长度由于螺纹长度的限制而不能继续旋拧，这样螺栓与垫圈不能接触，也就不能起到保护接触表面、控制接触面摩擦系数的作用。

◆GB/T5782M30×410的螺栓就可以很轻松的解决这样一个矛盾，由于GB/T5782标准中明确规定了螺纹长度b在66～85mm之间，选用GB/T97.1φ15的垫圈，垫圈至叶根螺纹起始处的距离为345mm，加上螺纹长度66mm，可以保证螺栓螺纹的正常旋入，即可满足安装要求。

4.扭矩系数

螺栓连接是通过连接件的弹性变形，在零件的接合面上产生正压力，靠由此产生的摩擦力来传递力，从而使零件间无相对运动。

扭矩系数计算公式如下：

三、结论

⑴对每一个具体的螺纹连接来说，其受载的形式不外乎是受轴向力或横向力,即受拉或受剪。在设计时,对于受拉螺栓,设计准则是要保证联结件的静力或疲劳拉伸强度;对于受剪螺纹连接,其设计准则是保证联结挤压强度和剪切强度。

⑵比较能够满足同样连接强度、直径尺寸相同的不同标准联结件的尺寸公差。

⑶比较不同标准等级的联结件的形位公差,根据产品的结构特点,选择在一定安装公差范围内的联结件。

参考文献

1、《标准紧固件实用手册》第三版中国标准出版社

2、《机械工程标准手册》中国标准出版社

3、《机械设计师手册》上册机械工业出版社

4、《中华人民共和国国家标准紧固件公差》中国标准出版社