抽水蓄能电站顶盖螺栓受力特性研究Stress Characteristics of Top Cover Bolts of Pumped Storage Power Station Based on Finite Element Method
王宁宁;葛新峰;左厉;张敬;卢海鹏;潘虹;郑圣义;化洪昌;
摘要(Abstract):
顶盖螺栓是连接水轮机顶盖与座环的重要连接件,其预紧以及刚强度性能极大地影响着水轮机的安全运行,回龙抽水蓄能电站因顶盖螺栓出现过断裂造成事故。本文基于有限元方法研究M42、M58、 M64三种不同直径螺栓在不同工况下的受力特性,并且分析了断面的应力分布特性。M42、M58螺栓最大等效应力大于螺栓材料的强度极限,存在较大安全隐患,直径越大螺栓安全系数越高,提取螺栓其最大应力危险截面,螺栓截面的应力云图呈圆环状分布,最大等效应力发生在螺栓表面,符合表面最开始出现裂纹的真实情况。
关键词(KeyWords): 顶盖螺栓;应力分析;变形;有限元;刚强度
基金项目(Foundation): 国家自然科学青年基金项目(51809082);; 国网新源科技项目(525688170003);; 河海大学创新创训项目(2020102941177)
作者(Authors): 王宁宁;葛新峰;左厉;张敬;卢海鹏;潘虹;郑圣义;化洪昌;
参考文献(References):
- [1]熊欣,李浩亮.蓄能机组顶盖座环联接螺栓强度分析[J].中国设备工程,2018(390):145-147.
- [2]李晓峰,孙瑞,颜楷晨.标准化动车组设备舱螺栓强度分析方法[J].大连交通大学学报,2020,41(187):32-37.
- [3]赵九峰,牛妙玉,赵振辞,王振伟,刘军.游乐设施高强度螺栓的强度校核方法与试验分析[J].机械研究与应用,2020,33(166):36-38.
- [4]何少润,陈泓宇,杨昭,顾志坚,陈志明,张良.浅谈对大型抽水蓄能机组顶盖螺栓预紧力的认识[J].水电与抽水蓄能,2018,4(1):18-21+38.
- [5]Fernando Casanova,Carlos Mantilla.Fatigue failure of the bolts connecting a Francis turbine with the shaft[J].Engineering Failure Analysis,2018:90.
- [6]王璐,薛吉林.基于非线性有限元的螺栓法兰接头应力分析[J].中国设备工程,2019(416):137-139.
- [7]钦军伟,刘小华,陈曌.基于螺栓与螺孔非线性接触模型的预紧应力分析研究[J].压力容器,2018,35(310):34-38.
- [8]李毅鹏,高俊云,姜宏伟.基于参数化建模的风电机组塔筒法兰联接螺栓应力计算分析[J].可再生能源,2018,36(239):154-157.
- [9]文树洁,常喜兵,李浩亮,陈泓宇.对大型抽水蓄能机组顶盖螺栓预紧力的探讨[D].中国电力出版社,2019.
- [10]徐静,薛欣玮,卢健.基于ANSYS软件的螺栓法兰连接结构应力和疲劳分析[J].机械制造,2018,56(652):26-29.
- [11]王德远,冯永新,肖小清.某135MW机组汽轮机低压缸隔板螺栓孔开裂故障分析[J].广东电力,2009,22(139):80-83.
- [12]郭春立,黄玲艳,唐强,张波.基于Ansys的螺栓应力数值仿真及失效机理分析[J].低温与超导,2017,45:10-14.
- [13]孙涛,周金宇,臧杰.复合材料螺栓连接失效分析[J].机械设计与制造,2019,342:175-178.
- [14]葛新峰,徐旭,安方辉,钱巨林,江启峰.轴流式水轮机内外顶盖螺栓刚强度分析[J].大电机技术,2019(265):49-53.
- [15]葛新峰,徐旭,沈明辉,檀林杰,钱巨林,张昌振.水轮机顶盖部分螺栓断裂后剩余螺栓的强度分析[J].排灌机械工程学报,2019,37(234):54-59.
- [16]柳黎,柳雪春.基于VDI设计的列车大型疲劳试验台液压作动器连接螺栓强度分析[J].中国高新科技,2019(50):28-30.
- [17]史文博,杜静,龚国伟.风电机组轮毂螺栓连接建模与接触强度分析[J].机械设计与制造,2019(346):177-180.
- [18]马涛,罗慧强,李琪.基于ANSYS和VDI2230标准的永磁直驱风力发电机高强螺栓强度分析[J].内燃机与配件,2018(267):81-83.
- [19]杨晨,刘寰.“天鲲号”横移绞车地脚螺栓强度分析[J].中国港湾建设,2018,38(249):80-85.
- [20]龙垚坤,叶特,程海涛.基于VDI2230标准的大曲囊式空气弹簧螺栓强度分析[J].铁道机车车辆,2019,39(211):68-70+133.
- [21]贾凯利,原帅.汽轮机高压缸中分面螺栓机械冷紧拉伸实践[J].广东电力,2018,31(241):40-44.
- [22]哈尔滨大电机研究所.水轮机设计手册[M].北京:机械工业出版社,1976.