面向风电齿轮箱油温超限故障的热网络模型及其节点温度计算方法研究

风电齿轮箱油温超限是风力发电场中发生频率较高的故障。针对该问题,在分析风电齿轮箱结构、运行控制策略的基础上,研究了风电齿轮箱内部及其外循环冷却系统的热力学行为,构建了风电齿轮箱热网络模型。该模型中,各节点温度由所建立的瞬态温度和稳态温度热力学方程组计算确定。结合风电齿轮箱的热力学行为,研究了热力学方程组中热量计算模型和热交换中节点间的热阻计算方法,形成了风电齿轮箱热网络模型计算流程。应用热网络模型及其计算流程,仿真计算了某1.5 MW风电齿轮箱实际工况下的齿轮箱油温、高速级HSS-A B C轴承温度和齿轮箱入口油温。对比了仿真计算值和实测值,结果表明热网络模型应用于风电齿轮箱油温超限具有有效性。计算值和实测值的误差分析也为进一步精细建模提供了方向。     

轨道交通齿轮箱热平衡分析技术研究

轨道交通齿轮箱作为列车动力系统的关键部件,对列车的运行起到至关重要的作用.其中轨道交通齿轮箱的热平衡分析对保证齿轮箱的正常运行具有重要意义.以地铁齿轮传动系统为研究对象,应用热网络法建立关键部件的热平衡方程组,给出传动系统功率损失、热阻及对流换热系数的计算模型,并求解热平衡方程组的各节点温度.研究表明,该轨道交通齿轮箱的效率随着转速的升高而降低,转速升高,各节点的温度升高,齿轮啮合点处温度最高.     

基于热网络法的电主轴热结构耦合计算

为了更准确地对电主轴系统进行温度场的预测,建立了综合考虑接触热阻、轴承热变形和气隙变化等因素影响的热网络模型和热结构耦合热网络瞬态温度平衡方程(简称热平衡方程)。首先计算了接触热阻、轴承热变形、电机的定子与转子由于热变形导致的气隙变化以及电机与轴承的生热;然后选择电主轴主要部件作为温度节点,建立了电主轴系统的热网络模型及热平衡方程;最终通过MATLAB软件编程进行热平衡方程的求解,得到电主轴各主要部件的瞬态温度变化情况,通过不断更新接触热阻、轴承生热和电机生热等热特性参数,对电主轴进行温度和结构变形的耦合计算。计算结果表明:在达到平衡状态前,电主轴运转的时间越长,轴承的温度越高,轴承生热功率越低;电机温度随对流换热系数增高而降低;考虑热特性参数变化的热计算所得到的结果更加准确。通过与相同条件下的热结构耦合仿真结果进行对比表明,该热网络瞬态温度模型(热网络模型)可以正确预测温度场分布。     

高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要.以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度.结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高...     

船用齿轮箱稳态热分析

研究在良好润滑条件下高速重载船用齿轮箱的稳态热传递过程.应用热网络法建立关键部件的热平衡方程组,建立了传动系统功率损失、热阻及对流换热系数的计算模型.利用MATLAB求解热平衡方程组得各关心节点的温度.     

风电主轴双支承圆锥滚子轴承疲劳寿命计算

针对直驱式风电机组主轴双支承圆锥滚子轴承组合，建立了一种轴承疲劳寿命理论计算方法。首先，在笛卡尔坐标系中对轴承滚道进行数学描述；其次，运用坐标变换原理建立滚子-滚道接触变形与套圈位移之间的数学关系，借助于变形协调条件和受力平衡条件解决滚子载荷分布的静不定求解问题，通过对模型的数值求解得到轴承内部每个滚子的载荷；然后，运用有限长线接触理论建立修形滚子与套圈滚道之间的弹性接触模型，计算得到滚子与滚道之间的接触应力分布和滚道边缘应力修正函数；最后，通过边缘应力修正函数修正当量滚子切片载荷，进而准确计算轴承疲劳寿命。实例分析结果表明：滚子素线修形量对滚子与滚道之间的接触应力分布和轴承疲劳寿命有显著影响，轴承疲劳寿命随滚子凸度系数增大先急剧上升，达到最大值后缓慢下降。     

风力发电机轴承温度场研究CSCD

目前,风力发电迅速发展,发电机组可靠性非常重要,而分析发电机轴承温度变化可控制发电机工作性能。分析轴承温度场的研究方法主要有热网络法、有限元法及实验法。采用热网格法将发电机轴承系统温度节点离散化得到主要节点温度。利用传热学与摩擦学分析发电机轴承发热量数学模型,基于轴承工作状况,选择合适的轴承内部对流换热系数,在有限元软件下分析轴承内部稳态温度场的分布情况和热变形,得到了合理的轴承温度场云图,并分析了发电机轴承在风速突变转速下的温度场。     

圆锥滚子主轴承热结构数值分析

以兆瓦级风电机组圆锥滚子主轴承为研究对象,建立主轴和主轴承的热结构接触计算模型,研究其在安装过程中滚道表面的Hertz接触应力、变形和温度分布规律.研究结果表明:主轴承内壁接触表面的各接触点相应的Hertz接触应力数值与主轴/主轴承的过盈量成正相关关系,与主轴壁厚/主轴承径向厚度的比值成反相关关系.     

风力发电机轴承温度场研究

目前,风力发电迅速发展,发电机组可靠性非常重要,而分析发电机轴承温度变化可控制发电机工作性能。分析轴承温度场的研究方法主要有热网络法、有限元法及实验法。采用热网格法将发电机轴承系统温度节点离散化得到主要节点温度。利用传热学与摩擦学分析发电机轴承发热量数学模型,基于轴承工作状况,选择合适的轴承内部对流换热系数,在有限元软件下分析轴承内部稳态温度场的分布情况和热变形,得到了合理的轴承温度场云图,并分析了发电机轴承在风速突变转速下的温度场。     

深沟球轴承钢球温度变形对最大接触应力的影响

根据热传导原理得出深沟球轴承钢球瞬态温度分布,利用热弹性理论得出钢球瞬态应力、应变及位移的解析解,计算了钢球热变形产生的等效温度载荷,用赫兹接触理论计算了钢球和轴承内外圈之间的最大接触应力。滚动轴承钢球温度随着时间增加趋于稳定,钢球外表面比中心温度升高快。轴承钢球径向和切向应力在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,随着时间的增加趋于0。轴承钢球径向位移在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,钢球各点的径向位移和半径呈线性关系。采用拟合公式计算不同工作温度下深沟球轴承内外圈最大接触应力误差小于3.98%。接触应力拟合公式为深沟球轴承的合理设计和选用提供依据。     

基于孤立森林算法的风电齿轮箱轴承故障检测方法

为精准检测齿轮箱轴承故障,实时进行有效监测以保证风电齿轮箱健康运行,提出一种基于孤立森林算法的风电齿轮箱轴承故障检测方法.首先,以齿轮箱轴承温度为故障检测模型的输出变量,采用多尺度图相关算法选择输入变量;然后,提取输入变量的均方根和包络线进行自组织映射神经网络特征融合;最后,以融合值为模型输入量,使用孤立森林算法进行异...     

基于热网络法和有限元法的柔性轴承热分析

在谐波齿轮传动中,柔性轴承内外圈随着波发生器的旋转不断发生弹性变形,因摩擦及润滑油黏性剪切生成大量的热,引起轴承系统的温升,从而影响柔性轴承的传动性能及疲劳寿命。全面考虑柔性轴承的特殊性,通过对其内部受载的受力分析,得出较为精确的柔性轴承发热量计算方法。采用热边界条件,研究其各零件热量的产生和传递关系,分别应用热网络法和有限元法对其开展稳态热分析,得到其温度场分布,并进行结果的对比。研究结果表明,柔性轴承内圈及外圈工作过程中的温度分布具有对称性,且最高温度区域出现在内圈滚道处,次高温出现在滚动体上,外圈温度略低于内圈温度。     

高速精密主轴轴承热特性的计算及分析

轴承的发热变形是影响高速精密主轴系统刚度和加工精度的重要因素。本文采用节点网络法，对以电主轴轴承、主轴、轴承座为一体的系统建立了温度场计算模型，求出了系统各关键节点的温升情况，分析了转速、切削力、润滑方式等因素对节点温度的影响，得出了若干有意义的结论。     

高速滚动轴承接触应力与变形分析

针对高速轴承中现存的失效问题,采用有限元方法,利用ANSYS Workbench软件,建立高速滚动轴承三维分析模型。在合理的边界条件下,对模型中各个滚动体与轴承内、外圈接触应力和变形进行数值计算,从而得到各个滚动体与轴承内、外圈的接触应力及变形量,以及3号滚动体与1号滚动体的对比图,得出了相同增量下各个滚动体的接触应力和接触变形的变化情况。同一力下不同滚动体的接触面积变化情况。计算结果与赫兹理论解接近一致,表明建立的模型及边界条件合理,准确。求解得到的各个滚动体的接触应力和变形为滚动轴承的失效形式分析与设计提供理论依据。     

温度和过盈量对轴系接触应力及刚度性能的影响

航天特种装备在轨服役期间故障因素和演化规律是研究航天器可靠性的重要基础方向。精密轴系性能随恶劣空间环境的变化而发生演变。轴承固体润滑膜的接触应力和轴系的刚度性能对于精密轴系精确、可靠运行具有重要意义。以航天机构中驱动单元轴系的成对角接触球轴承为研究对象,考虑环境温度、热致过盈量和轴向载荷,分析了在交变温度作用下轴系的各组件在径向和轴向产生的热变形引起的配合表面配合性质和配合量的变化及成对角接触球轴承预紧特性的变化,提出了数值求解轴承接触应力和轴系刚度变化规律和变化范围的整体思路和分析框架,并进行了算例计算。计算思路具有普遍适用性,计算过程及结果对于驱动单元轴系的结构设计及可靠性验证试验的开展具有指导意义。     

基于热网络法的列车轴箱轴承热分析

分析了圆锥滚子轴承的摩擦热来源,在此基础上以脂润滑下的CRH3列车用轴箱圆锥滚子轴承单元130/240-B-TVP为研究对象,通过热网络法建立圆锥滚子轴承的热节点的平衡方程组,采用牛顿-拉夫逊迭代法求解进行热分析,研究了各热节点随着径向载荷和运行速度的变化趋势,并得出了圆锥滚子轴承在工作过程中温度最高点和最低点分别出现在滚子与轴承内圈接触处和主轴上.     

考虑黏压效应的风电齿轮热弹流分析

在线接触热弹流润滑的基础上,考虑黏压效应,对风电行星轮系齿轮副进行热弹流润滑数值分析,并采用热弹流润滑数值方法和ISO/TS 6336-22计算了齿轮副的最小油膜厚度、安全系数和闪温温度,并比较各主要啮合点的压力和油膜厚度分布。结果表明：与使用ISO/TS 6336-22计算的结果对比,采用热弹流润滑理论计算的油膜更厚,但安全系数更小;在风电齿轮副热弹流润滑分析时应考虑压力对黏度的影响;风电主齿轮箱齿面因啮合产生油膜厚度随温度增加会迅速降低,最小油膜厚度会随载荷增加迅速减小,因此风电齿轮箱要保证足够的润滑,并尽量避免在高于额定载荷下长时间持续运行     

2.5MW风电齿轮箱轴承疲劳寿命研究

以2.5 MW风电齿轮箱高速轴轴承为研究对象,对变载荷条件下的轴承疲劳寿命进行了预测。首先对风场实测的齿轮箱输入端离散载荷谱做进一步统计分析处理,得到了更精确的连续载荷谱;其次运用修正的Miner疲劳累积损伤理论建立了风电齿轮箱轴承的疲劳寿命计算模型;最后在对齿轮箱进行受力分析的基础上,结合蒙特卡洛抽样法对高速轴轴承疲劳寿命作了分析计算。     

基于齿轮系统啮合错位量的修形优化分析

综合考虑齿轮箱、轴系的支撑变形及齿轮传动热变形,计算得到齿轮啮合错位量.利用有限元软件对齿轮箱进行受力分析,同时对齿轮副进行承载接触分析,通过力学原理及有限元节点法计算齿轮轴节点位移;计算齿廓接触线热变形量,并通过有限元热弹耦合作用,分析热变形对齿轮齿面接触位移变化的影响;对齿轮进行修形优化并对比了其实验结果.结果表明...     

液压挖掘机回转轴承接触应力分析

首先运用赫兹理论对单排四点接触球式回转轴承承受径向载荷和轴向载荷时的接触问题进行分析,给出回转轴承接触应力、接触角和变形量的计算公式,然后根据计算公式编写回转轴承计算程序.结合液压挖掘机实例,计算出在不同工况下的接触应力和接触角,进而分析影响回转轴承接触应力的因素,给出避免轴承过早失效的方法.