風電維護船連接器結(jié)構(gòu)強度研究

陸亞琴 白天星 王海蘭

摘 要：為研究風電維護船連接器結(jié)構(gòu)強度，需要對連接器各部分受力進行分析。計算中要思考連接器狀態(tài)下風電維護船的運動狀況。并針對工作中可能出現(xiàn)的問題分析，確保連接器的荷載施加滿足現(xiàn)代風電維護的實際需要。由此，只有對連接器結(jié)構(gòu)強度開展調(diào)查分析，才能促使連接器結(jié)構(gòu)強度提升。

關(guān)鍵詞：風電維護船 連接器 結(jié)構(gòu) 研究

我國對風電維護船連接器研究初現(xiàn)成果，通過多種角度分析連接器的承載力，最終保證連接器結(jié)構(gòu)強度增強。保證風電維護船的運行安全性增強，提高維護管理人員的安全，進一步提高工作效率。由此才能確定連接器荷載值，為維護工作提供重要保障。

1.風電維護船連接器研究

海上風電事業(yè)的發(fā)展迅速，風電船舶型的研究成果明顯，連接器的研制已經(jīng)成為現(xiàn)代風電維護船需要解決的一項問題。國外對連接器研究已經(jīng)小有成績，并已經(jīng)應用在實船中。國內(nèi)借鑒國外研究經(jīng)驗，開展對風電維護船連接器研究，但對加裝在船體上的連接器研究并不多，為此需要加強對風電維護船連接器研究，才能為海上維修工作提供便利。對風電維護船系泊時情況分析，根據(jù)維護需要設計連接器，保證結(jié)構(gòu)簡單，進而提高連接器結(jié)構(gòu)強度，保證維護工作人員的安全，進而提高風電維護船的運行效率。

2.連接器設計

在海上漂泊的風電維護船在不控制的情況下，若無連接器作用，船體容易出現(xiàn)移動。風電維護船有3個旋轉(zhuǎn)、3個平移，旋轉(zhuǎn)也稱“搖”分為橫搖（Δα）、縱搖（Δβ ）、艏搖（Δγ），以某一點為軸旋轉(zhuǎn)，搖擺的角度相同，移動的距離不同。平移也稱作“蕩”分為縱蕩（ΔX）、橫蕩（ΔY）、垂蕩（ΔZ）。蕩與搖的情況同時發(fā)生，將其分為兩種概念的原因方便區(qū)分。

在研究風電維護船連接器結(jié)構(gòu)時，存在一些問題，限制連接器結(jié)構(gòu)強度的增強。在傳統(tǒng)的系泊中，風機塔基并未固定在船體上，造成螺旋槳產(chǎn)生的力推動船體縱蕩。艏部橡膠墊的阻尼作用并未完全發(fā)揮，無法限制風電維護船5個自由度的產(chǎn)生。當風浪產(chǎn)生時，船體的工作時間增長，維護人員的工作安全性降低，同時影響結(jié)構(gòu)船體強度。為此連接器的制作與設計具有一定的重要性，在基本連接結(jié)構(gòu)上，控制自由度的旋轉(zhuǎn)方向，對連接器上作用的力設計，合理掌控自由度之間約束關(guān)系。限制3個平移，允許3個旋轉(zhuǎn)，完善單立柱上裝置，添加2個靠船件，并保證立柱之間的距離控制在2m之內(nèi)，確定立柱的半徑為0.2m。

3.風電維護船結(jié)構(gòu)強度分析

3.1連接器模型

為保證風電維護船工作的安全性，需對維護工作的現(xiàn)場環(huán)境控制。對不同情況下對風電維護船的工作情況計算，利用相關(guān)的軟件構(gòu)建連接器模型，并最終將數(shù)據(jù)投入到ANSYS Workbench模塊中，最終確定風電維護船連接器的最終構(gòu)建模型。構(gòu)建的有限元模型構(gòu)建材料為鈹青銅，能有效保證連接器工作的實際需要。

3.2邊界條件

連接器是一項系統(tǒng)，利用各種構(gòu)件組成。利用Workbench模塊對運動副處理，將連接器中的兩種心軸連接方式調(diào)整。為保證風電維護船連接器正常使用，需要設定相關(guān)的條件，才能在有效作用下提高連接器強度。將連接主體與心軸、十字襯套，十字襯套與連接軸之間的接觸條件設為No separation連接。兩種不同的連接軸與連接主體、連接軸之間，開展副定義，準確設置為Revolute 連接，其余裝置設置為Bonded連接。只有保證連接器裝置各項定義的準確性，才能為進一步提高連接強度創(chuàng)造條件。在風電維護船工作時，要同時保證連接主體與靠船件不動，對兩者之間的接觸面進行固定，具體的固定位置如圖1所示。在圖中所示位置添加固定裝置，在一定程度上能保證連接器強度提升，促使維護工作的安全性更強。

3.3荷載承受力分析

連接器承受力分析時，需要對連接軸與各部分之間接觸面分析，并對從不同方向施加在連接器中的力分析。按照笛爾卡空間固定坐標系對多面受力方向分類，并將力導入到Workbench模塊系統(tǒng)中，方向荷載力為FX、FY、FZ。對多種不同力作用情況分析，作用在連接器上心軸2上的力，值為437MPa主要是由于心軸2與連接主體之間的接觸面積大。通過作用在連接主體上的力連接接觸，造成連接主體的承受力增大，并集中在開孔邊緣處。作用在連接主體的最大應力為259MPa，主要是由于液壓缸在運行過程中，容易與連接主體相互作用，并出現(xiàn)反作用力，造成應力集中在連接主體上。由此可以得出，在應力作用下，連接主體是連接器的主要荷載主體，只有保證連接主體的穩(wěn)定性與抗壓力，才能提高連接器的強度，增加維護工作的安全性。

結(jié)束語：通過相關(guān)的軟件，在有限元連接器模型中對各部位的荷載力分析，并得出相關(guān)結(jié)論，只有保證連接主體的抗應力增強，才能有效提高連接器強度。采用三維勢理論計算各部件之間的受力更加準確，為連接器強度的研究提供準確的數(shù)據(jù)保障。在對連接器模型的強度計算時，要使用合理計算方式，在確定連接器各部分受力時，盡量采用簡單的方式。最終確保連接器結(jié)構(gòu)強度能適用于實際維護中，保證維護工作人員的生命安全。

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