大型汽輪發電機汽端聯軸器剛強度計算

【摘要】本文對大型汽輪發電機的汽端聯軸器整體裝配進行了非線性有限元分析，針對其不同的計算工況，對熱套圓鍵連接結構的聯軸器進行剛強度的分析計算。經過計算，通過對計算結果的分析和評判，保證機組能夠滿足正常運行工況、過速工況以及短路工況的強度要求，同時聯軸器位置的變形也不能超過使用要求。

【關鍵詞】剛強度；過盈；有限元

1、模型描述

汽輪發電機組的汽端聯軸器位于汽輪機和發電機之間，傳遞兩者之間的扭矩。聯軸器采用常用的熱套形式，同時采用圓鍵幫助傳遞扭矩。針對聯軸器的有限元計算，應該注意以下問題：1）靜止狀態時，由于聯軸器和轉軸的熱套緊量作用，聯軸器存在一定的拉應力，此時聯軸器必須保有一定的強度安全系數。2）額定工況時，聯軸器受到汽輪發電機轉子的轉速離心力的載荷，同時，聯軸器負責傳遞汽輪機產生的扭矩，此時的聯軸器受到復雜的載荷。3）短路工況下，聯軸器位置受到發電機的短路扭矩作用，圓鍵幫助一起承擔扭矩，此時要求機組聯軸器各個位置保證滿足強度要求。

2、材料力學基本原理

3、有限元計算結果

針對聯軸器的結構形式，建立其三維實體模型，并在hypermesh中進行有限元模型，根據結構對稱性，建立整體模型的六分之一模型即可。模型環向邊界施加周期耦合約束，在軸的端面，施加環向和軸向約束。同時在螺栓孔位置以軸承載荷形式模擬扭矩。有限元模型中包括聯軸器、發電機軸和圓鍵，三者之間建立接觸行為，來模仿各個工況的載荷形式。……