基于ADAMS仿真驱动的8MW风电齿轮箱均载设计

超大兆瓦级风电增速齿轮箱的均载设计是提高功率密度的有效方法之一。针对最新研发的8MW海上风力发电增速齿轮箱,采用差动轮系与定轴轮系复合的功率分流新构型,并对其进行均载设计,以期更有效地提高其功率密度。为了缩短研发周期和节约成本,应用ADAMS软件,对初始设计建立了刚柔耦合动力学模型。将其作为功能化虚拟样机,进行真实动力学仿真,通过提取ADAMS仿真结果中的多个行星轮和均布小齿轮上的啮合力数据,分析其承载特性。为了提高系统的行星轮和均布小齿轮的均载性能,提出定轴轮系的中心外齿轮与通过连接盘联接的差动轮系的内齿圈同时浮动均载设计方案,结果表明,系统均载性能得到有效提高。该研究为高功率密度的大兆瓦级风电齿轮箱的结构详细设计奠定了基础。     

风电齿轮箱的结构设计与分析

增速箱是目前大型风力发电机的关键部件,对它的工作寿命和可靠性有比一般机械高得多的要求.以兆瓦级风力发电机为对象,通过方案选取,齿轮参数计算等,自主设计配套的齿轮箱,同时从强度和动力学两个角度出发对大型风电增速箱的齿轮传动系统进行了研究.针对风电齿轮箱的特点,整体结构采用三级增速机构,一级增速为行星增速机构,高速级和低速...     

太重3.6MW风电增速齿轮箱试制成功

太重集团2012年1月15日宣布:为大唐华创研发的3.6MW风电增速齿轮箱样机已试制成功,并顺利通过了用户验收。3.6MW风电增速齿轮箱采用一级行星+一级平行轴结构,属于海陆两用机型。2010年6月,因具有传动结构紧凑、结构合理、传动平稳等特点,太重3.6MW风电增速齿轮箱技术方案     

兆瓦级风电齿轮增速箱行星齿轮传动系统动态特性研究

以载荷分流式两级行星加一级平行轴斜齿风电齿轮增速箱为研究对象,考虑外部载荷激励、时变啮合刚度的影响,详细推导并建立包含径向和扭转的系统动力学模型,分析计算系统低速级和中速级中行星轮与内齿圈和太阳轮的动态啮合力。应用龙格—库塔法求解,归纳分析得到各级中心构件径向振动速度和扭转振动角速度变化以及行星轮与内齿圈和太阳轮的动态啮合力时变特点。这为载荷分流式两级行星加一级平行轴斜齿风电齿轮增速箱动态优化设计提供了理论依据。     

风电行星轮系动态啮合特性分析

时变风载是风电增速齿轮系破坏的重要原因之一,因此对处于极端恶劣工况风电增速齿轮系动态啮合研究非常重要。以风电斜齿行星轮系为对象,考虑齿侧间隙、轴承游隙及摩擦对啮合的影响,建立了风电斜齿行星齿轮系有限元模型。采用非线性动力学方法,研究了行星齿轮与太阳轮、内齿轮啮合过程中其齿根弯曲应力的变化规律,分析了转速对其啮合冲击应力的影响。通过分析计算得出:转速增加能使齿根弯曲应力曲线提前,行星轮的冲击应力不一定会随着转速的提升而变大;齿轮箱和传动轴受到的冲击应力会随着转速的提升而变大,同时冲力应力曲线整体前移。     

风电齿轮箱行星轮定位孔精加工难点分析

风电齿轮箱是风力发电主机的关键重要部件，其设计与制造的科技含量非常高，而且对生产企业的管理水平、厂房设备、人员技术都提出了相当高的要求。如果没有较强的实力，要想生产出合格的、使用寿命达到20年的风电齿轮箱是难以实现的。附图是某型3．0MW风电齿轮箱二级行星架简图。它上面有三个行星齿轮定位孔，用来安装二级行星齿轮，二级行星齿轮内部与二级太阳轮相啮合，外部与二级内齿圈相啮合。二级行星架是一个中间环节构件，它的结构设计和制造质量对各行星轮间的载荷分配以及传动装置的承载能力、噪声和振动等，都有非常重大的影响。     

大兆瓦级风电齿轮箱耦合动态特性及结构噪声分析

风电齿轮箱是风电机组的重要组成部分,其动态性能的好坏直接影响整个机组的性能。建立了具有两级行星加一级平行轴齿轮传动的大兆瓦级风电齿轮箱齿轮-传动轴-轴承-箱体系统耦合非线性动力学有限元模型,采用Lanczos法对齿轮箱系统进行耦合模态分析。在综合考虑直斜齿轮时变啮合刚度、齿轮误差及齿轮啮合冲击等内部激励因素综合作用影响下,运用直接积分法对整个风电齿轮箱系统进行了动态响应求解,从而获得齿轮箱各点的振动位移、速度及加速度动态评价指标,并且对系统结构噪声进行了分析。研究结果可为大兆瓦级风电齿轮箱的动态性能优化提供参考。     

风电齿轮箱行星齿轮用连铸坯的试验研究

为了验证合金钢连铸坯作为兆瓦级风电齿轮箱行星齿轮原材料是否能满足设计要求,在控制合金钢连铸坯冶金质量的前提下,进行试验研究.具体试验包括旋转弯曲疲劳试验、齿根弯曲疲劳试验、齿面接触疲劳试验等.最终得到的试验数据表明,对于内孔不小于300 mm的行星齿轮而言,使用合金钢连铸坯作为原材料,能够满足设计要求.     

集成式半直驱风电齿轮箱结构设计

针对目前风电齿轮箱存在的问题,设计了一种集成式半直驱风电齿轮箱。齿轮箱采用二级行星机构,由一级行星架输入,二级太阳轮输出;通过齿轮箱的结构设计,齿轮参数的确定以及关键零部件的强度校核计算,得到满足设计要求的风电齿轮箱结构。     

太原重工集团3.6MW风电增速齿轮箱试制成功

山西太原重型机械集团研发的3.6 MW风电增速齿轮箱样机已试制成功,并顺利通过了用户验收。此前的2011年12月31日,太重集团还收获了"大订单",17台3.6MW/60 Hz风电增速齿轮箱首次批量出口美国。3.6 MW风电增速齿轮箱采用一级行星+一级平行轴结构,属于海陆两用机型。因具有传动结构紧凑、结构合理、     

基于柔性销结构的风电齿轮箱有限元仿真分析

以某型号柔性销轴结构的风电齿轮箱行星传动系统为研究对象,分析了柔性销轴的基本结构和均载原理;利用有限元方法对风电齿轮箱进行静强度计算、变形分析和齿轮接触应力分析;结果表明:柔性销结构的等效应力、齿轮齿根的弯曲应力、齿面上的接触应力均满足要求;套筒母线上的位移曲线近似一条直线,说明销套在受载情况下保持平行移动;齿轮接触应力在沿齿宽方向分布基本一致。柔性销结构能实现风电齿轮箱齿轮间均载性。     

面向最小动态传递误差波动量的风电齿轮修形研究

提出了一种面向最小动态传动误差波动量的风电齿轮修形方法。首先,采用子结构综合法,将风电齿轮箱划分为行星级和高、低速平行轴斜齿轮级传动子系统,运用多体动力学方法建立了风电齿轮箱的多体动力学模型;进而依托该模型对传动系统的动态特性和啮合性能进行了仿真,获得了各齿轮副的动态传递误差、齿轮损伤率和安全系数。在此基础上,以传动系统动态传动误差波动量最小为优化目标,以齿轮可靠性为约束条件,对齿轮箱中各齿轮进行了三维修形研究。借鉴正交试验原理,确定了齿轮的齿廓修形和齿向修形参数的匹配方案。分析结果表明,采用该修形方案可显著降低传动系统的动态传动误差,改善齿面载荷分布,提高传动件的可靠性。     

兆瓦级风电机组行星架设计及有限元分析

以某兆瓦级风电机组主齿轮箱为研究对象,设计了齿轮箱的行星传动机构.通过三维建模软件建立行星架的计算模型,利用有限元方法对行星架的应力、位移及疲劳寿命等进行分析计算,得到其最大位移及最大应力的大小和发生位置,最大位移发生在行星架右壁轴孔边缘处,最大应力发生在右壁与轴承结合处.对行星架疲劳寿命的分析表明其在额定载荷下可以承受无限多次循环而不破坏.结果为某兆瓦级风电机组行星架及齿轮传动的设计提供了理论依据.     

风电渗碳花键太阳轮变形控制研究

正目前,一级行星两级平行轴转动结构是兆瓦级风电齿轮箱的主流机型。为了使行星齿轮的载荷均匀分配,风电齿轮箱常采用太阳轮浮动机构;为增加太阳轮浮动量,太阳轮花键需加工成鼓形;为增加耐磨性,提高兆瓦级风电齿轮箱的承载能力,增加使用寿命以及提高可靠性,外花键齿面需有较高的硬度。图1为某风电齿轮箱太阳     

基于虚拟样机技术的风力机行星齿轮增速器动力学分析

运用SolidEdge对行星齿轮增速器进行三维实体建模,在ADAMS环境下对模型添加运动副和驱动,得到了行星架等部件的角速度变化规律及行星轮质心位移时域图;运用接触算法,对齿轮箱行星轮部分进行了动力学仿真和分析,分别得到了行星轮和内齿圈、行星轮和太阳轮之间啮合力的变化规律,为齿轮的设计及优化提供了参考。     

风电齿轮箱行星齿轮副侧隙偏差原因分析

行星传动机构作为风电齿轮箱关键部件,因承受无规律的风力作用及强阵风冲击变载荷作用,其工作时的可靠性决定着整台风电齿轮箱传动的可靠性。作为齿轮传动4项要求之一——适当的齿侧间隙是齿轮副正常工作的必要条件,是降低行星轮系传动时冲击、噪声、空程误差,以及提高风电齿轮箱使用寿命的关键。针对一级行星传动结构形式的风电齿轮箱行星齿轮副侧隙偏大问题,从零件制造、装配、测量3个方面对行星轮副侧隙的影响进行了深入分析,确认了装配工艺对行星齿轮副侧隙的影响,通过选配中箱体与主轴承,解决了行星轮齿轮副侧隙偏差问题。     

兆瓦级风电齿轮箱行星架疲劳强度分析

基于兆瓦级风电齿轮箱低速级行星架有限元分析模型,对行星架进行了疲劳损伤的研究。利用ANSYS—workbench与ANSYS经典联合仿真分析了风电齿轮箱低速级行星架的单位载荷下的应力情况;根据GL2010设计规范,得出风电齿轮箱低速级行星架部件材料的S-N拟合曲线;运用雨流循环计数法得到了行星架的疲劳载荷谱。最后,使用n Code/design life软件提出了一种将雨流循环计数法与Palmgren-Miner线性累积损伤理论和强度安全系数理论相结合的行星架疲劳强度校核的方法,得到风电齿轮箱低速级行星架的疲劳损伤和最低安全系数。分析结果表明,提出的方法是可靠实用的,为兆瓦级风电齿轮箱低速级行星架的疲劳寿命分析提供了一个更为准确的分析思路,具有一定的工程实用意义。     

计入行星架柔性的行星传动啮合特性分析及修形可靠性研究

以大功率风电齿轮箱中低速行星级传动为研究对象,通过建立计入行星架结构柔性的多体模型,对行星架进行静态分析求得其位移幅值和应力云图,并据此分析行星架柔性引起的传动件附加位移对行星级内外齿轮副啮合特性的影响。在此基础上,采用正交试验原理开展行星轮系的齿轮修形研究,以减轻因行星架柔性变形引起的啮合错位对齿轮啮合性能的负面效应。最后,针对提出的齿轮微观修形策略,运用可靠性理论研究因误差等随机因素引起的啮合错位量和齿轮微观修形参数的随机不确定性对传递误差波动量造成的影响。可靠性分析结果表明,啮合错位量和修形参数的随机不确定性对传递误差波动量的影响很小,表明所提的修形策略可用于指导行星齿轮的微观齿面修形。     

风电齿轮箱行星轮故障分析及结构改进设计

针对传统NGW型风电齿轮箱在使用过程中所产生的行星轮故障进行分析,找出行星轮损坏的原因,并提出一种风电齿轮箱传动结构的改进设计。对改进设计中采用的内齿圈旋转的NW型行星传动结构、设计应满足的要求、均载措施、性能特点等进行了阐述。运行实践表明,改进设计的风电齿轮箱具有承载力高、噪声低、可靠性高、传动效率高、可维护性好的特点。     

3.XMW风电齿轮箱柔性销结构有限元计算及其试验研究

以3. XMW风力发电齿轮箱的第一级柔性销轴行星齿轮传动为研究对象,建立了考虑齿轮啮合、轴承支撑、螺栓预紧的有限元模型。分析了在额定工况下行星轮系的应力和位移,计算了弹性销套和限位块之间的间隙变化及销轴的最大位移。计算结果表明,在额定工况下,弹性销套和限位块之间的间隙减小了0. 285 mm,没有发生接触,销轴末端最大位移约为0. 24 mm。根据齿圈根部的应力分布计算了该轮系在额定工况下的均载系数(k_γ)和齿向载荷分布系数(K_(Fβ)),并对该3. XMW风电齿轮箱进行了均载测试。对比结果表明,根据有限元方法计算的均载系数与实际情况相符合,且该柔性销轴结构具有很好的均载性能。