直驱永磁风力发电机转子专用吊具的设计

转子中法兰 2.转子风道加强筋 3.转子吊耳
图1 1.5 MW直驱永磁风力发电机转子
1.2 转子吊运工况及方案
根据转子结构可知转子可吊运部位主要集中在转子中法兰、转子风道加强筋、转子吊耳三处，据此可以设
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图2 转子吊运方案
由图2可以看出，吊运方案一是专用吊具通过转子吊耳进行转子吊运，方案二是专用吊具通过转子中法兰螺栓孔进行转子吊运，方案三是仅用吊绳通过转子风道加强筋进行转子吊运。

为得到最佳吊运方式，对其三种
图3 吊具结构
3 转子吊具结构有限元分析
在设计过程中，吊具的强度、刚度和稳定性是必须要考虑的因素[3]，利用Workbench 软件对吊具的结构性能进行有限元分析[4]，找到吊具的最大应力、应变，确保其安全系数满足设计要求，进而保证吊具的安全性。

3.1 模型建立及网格的划分
根据1.5 MW转子中法兰处尺寸,使用SolidWorks 建立转子吊具的三维模型，并将其导入WorkBench
（a）三维模型（b）网格划分
图4 模型及网格
3.2 约束及载荷的加载
吊具通过18个M30螺栓与转子中法兰螺栓孔连接而实现转子的吊运，需将18个螺栓孔进行全约束。

起吊过程通过卸扣与加强筋起吊孔连接实现吊具与厂方桥机的同步，确认载荷加载在加强筋起吊孔内，此处转子总重取20 000 kg（额定承载20 t），转子质量取78 kg，吊具直径取1.335 m，吊绳长度取1 m，计算得
DESIGN·CALCULATION
设计 · 计算
3.3 仿真结果
选用Workbench 软件中的static structural 模块对转子吊具进行分析[5,6]，对分析结果进行后处理，最大应力发生在加强筋吊运孔附近的两颗螺栓孔处，达到51.547 MPa，吊具Q345B为塑性材料，许用应力为
［σ］=σs n s
式中：［σ］为许用应力，σs为屈服应力，n s为安全系数，Q345B的屈服应力为345 MPa。

将最大应力与屈服应力代入公式，可得吊具的安全系数n s为6.69，满足吊具安全要求。

转子吊具在吊运转子时，转子吊具的最大变形发生在加强筋吊装孔处，最大变形量约为0.039 mm，变形量很小，因此吊具安全性能满足要求。

4 起吊试验与现场验证
4.1 起吊试验
按照设计要求制作转子吊具，并对其焊接效果进行磁粉及超声波检测，磁粉检测结果符合JB 4730.4-2005质量要求，超声波检测结果符合JB 4730-1994Ⅱ级标准。

按照GB/T 26079-2010标准对转子吊具进行起吊试验，检测结果如表2所示。

表2 起吊试验检测结果
序号检验
项目
标准要求
检验
结果
单项
判定
1外观表面光洁，无虚焊，
无裂纹。

合格合格
2静载
试验
加载1.5倍额定起重
量，悬吊3 min，卸载后，
检查各零件均无裂纹、无
损坏、无变形等异常现象。

合格合格
3动载
试验
加载1.25倍额定起重
量，以正常工作速度进行
试验10 min，试验后无异
常现象。

合格合格
结论本吊具符合标准规定的要求；额定起重为20 t。

由以上分析可知，转子吊具各项检测均符合标准，
可满足安全要求。

4.2 现场验证
经验证吊具安装过程简单易操作，吊运过程平稳
可靠。

参考文献
[1] 罗承先. 世界风力发电现状与前景预测[J].中外能源，2012
（17）.
[2] 王少怀.机械设计师手册[M].北京：电子工业出版社，
2006
[3] 张质文，王金诺，虞和谦，等.北京：起重设计手册[M].
中国铁道出版社，2008.
[4] 于亚婷，杜平安.有限元法的应用现状研究[J].机械设计，
2005（3）.
[5] 刘国庆，杨庆东.ANSYS工程应用教程[M].北京：中国
铁道出版社，2003.
[6] 常喜庆.牵引车吊具的设计与有限元分析[J].设计与研究，
2015（3）.
[7] 佟文豪，季伟.自卸车吊具的设计与有限元分析[J].
现代机械，2013（5）.
[8] 张恒，何自强.大型设备专用吊具的参数化设计与有
限元分析[J].起重运输与机械，2009（6）.
作者邮箱：xin0913@
收稿日期：2016-11-02
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136/ 2017年第9期。