自升式平台齿轮齿条升降机构错齿优化动力学分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要传动和承载装置,啮合产生的接触应力和由于刚度激励引发的振动是影响升降系统传动性能与使用寿命的重要因素,因此通过进行结构的优化设计和仿真分析提高传动机构动力学性能具有重要的工程意义。提出通过优化设置自升式海洋平台齿轮齿条升降机构小齿轮之间相位差的方式实现错齿啮合,从而实现有效提高机构承载能力和动力性能的目的。结合提出的错齿优化方案,对错齿前后齿轮齿条啮合过程进行动态接触有限元分析,并验证错齿优化对传动机构强度和时变刚度的改善效果,并对比分析齿轮齿条传动机构模态特性、运动平稳性和同步性以及小齿轮载荷分配均匀性等动力学行为。结果表明,错齿优化后齿轮齿条升降机构在动态啮合时能够产生更小的接触应力和弯曲应力,而且齿轮综合刚度的阶跃值有明显减少,与此同时在传动平稳性、同步性和载荷分配均匀性方面也具有良好表现。因此错齿优化可有效地提高齿轮齿条传动过程中的承载能力和运动性能,对改进齿轮齿条升降机构的设计具有参考价值。     

海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动态响应分析

自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动力学特性对平台结构安全性能有极其重要的影响。在动力学分析的基础上,建立了多对齿轮齿条啮合下的升降装置动力学模型,研究了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律,同时利用Solid Works与ADAMS软件联合建模,进一步分析了升降装置最大负载工况下齿轮齿条之间的接触力及齿轮转速随时间的变化规律。研究结果表明:齿轮齿条升降装置齿轮的输出转速受内部激励的影响随时间发生变化,且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性;在同一工况条件下,相对于齿条对称分布的两个齿轮,同一时间所受到的径向力大小相等、方向相反,且切线方向的接触力大小之和与负载基本相等。研究结果可为自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的优化设计提供参考。     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

自升式海洋平台齿轮齿条接触应力分析

运用Pro/E软件对某自升式海洋平台升降系统的齿轮齿条进行三维建模,计算了平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析了齿轮齿条在不同啮合位置时的应力状况和齿轮及齿条齿面接触应力的分布情况,并着重对重点区域的接触应力进行了分析。结果表明,在一个啮合周期内,接触应力趋于对称分布,最大应力出现在单齿啮合区间;齿轮齿条啮合过程中,接触面上的最大应力出现在轮齿的边缘部位,沿齿宽方向逐渐递减。     

抽油机用齿轮齿条接触强度及振动冲击改善方法研究

针对一种抽油机换向机构中非完整齿轮-齿条部件,其结构强度关系整机安全性,且齿轮齿条传动会产生振动冲击,影响整机使用寿命,因此,对齿轮齿条传动进行接触分析,并研究齿轮齿条振动冲击的改善方案。利用有限元方法数值模拟齿轮齿条结构强度,分析摩擦对接触强度的影响;基于Adams软件仿真分析接触参数对啮合力突变的影响,提出齿廓修形改善啮合力突变的方案。结果表明,摩擦系数对齿轮齿条接触强度的影响较大,摩擦系数增大,齿面接触强度减小;直线修形渐开线齿廓改善啮合力突变的效果好,同时双圆弧齿廓也能减缓啮合力突变,但啮合力数值较大。研究为后续试验提供了参考依据。     

大模数磨损齿轮齿条静力学分析

针对磨损故障形式下的齿轮齿条起升机构,通过分析计算相同载荷下1/12磨损、1/6磨损、1/4磨损下的齿轮齿条基本参数变化情况,利用将齿轮齿条磨损问题量化为ISO相关基本参数改变的方法,对正常和不同磨损故障形势下的弯曲强度进行理论计算,得到其弯曲应力理论计算值.再通过有限元方法对正常和1/12磨损、1/6磨损、1/4磨损...     

变位齿轮齿条传动的热弹流润滑分析

建立了齿轮齿条传动的热弹流润滑模型,考虑齿轮热效应和正负变位齿轮沿啮合线在不同啮合点的综合曲率半径变化、卷吸速度的变化和单双齿啮合引起的载荷变化,分析齿轮齿条传动机构在不同瞬时、载荷随时间变化的非稳态弹流润滑数值解。讨论了变位系数对齿轮齿条弹流润滑油膜压力和膜厚的影响并分析了正变位和负变位对中心膜厚和最小膜厚的影响规律。结果表明,正变位可以降低油膜压力,增加膜厚,改善齿轮齿条机构的润滑状态;负变位使油膜压力升高,膜厚变薄。因此,设计齿轮齿条传动机构时,在符合要求的前提下,应尽量选择正变位齿轮,避免选择负变位齿轮。     

自升式平台齿轮齿条升降系统结构设计

齿轮齿条式升降系统由于具有升降速度快、同步性好、便于维修保养等优点而广泛应用于自升式平台。由于国内目前尚不具备齿轮齿条升降系统的研制能力,因此自升式平台齿轮齿条升降系统均需要进口,但进口升降系统价格昂贵,供货周期长,修理维护困难等成为制约我国自升式平台发展的一个瓶颈。追踪国外最新技术,结合自升式平台使用工况设计了一套齿轮齿条升降系统,该系统主体由一个三级直齿圆柱齿轮减速箱和一套差动轮系组成,减速箱的输出齿轮通过与差动轮系太阳轮轴上一直齿圆柱齿轮啮合建立起二者之间联系。该升降系统具有两个输出轴,其一为差动轮系系杆,另一输出轴则通过齿轮与差动轮系外齿圈啮合。通过合理配齿实现两输出轴具有相同的转向和转速,最终形成一套一台电机驱动两输出齿轮的升降系统。