风机变桨齿轮磨损分析与计算

在详细分析风电机组变桨系统结构与载荷特性的基础上,基于齿轮承载能力分析,得到了齿轮副安全系数与极限磨损量的计算关系。通过对某机型风机变桨系统齿面磨损实际案例进行分析,验证该方法的可靠性,可为变桨系统的磨损监测、维护提供参考。     

齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析

齿轮齿条副是齿轨铁路的关键驱动部件,掌握齿轨车辆运行过程中齿轮齿条副齿面的磨损状况和规律,有利于保证齿轨车辆的平稳安全运行。为此,分析了Strub齿轨形式的齿轮齿条副变安装距传动过程,并对变安装距传动关键参数进行了计算;引入安装距步长和滑移距离步长,将变安装距齿轮齿条副连续传动过程离散化处理,构建了变安装距齿轮齿条副齿面磨损体积和磨损深度数学模型;为了验证数学模型的准确性,进行了齿条磨损试验验证;结合具体实例,分析了不同参数对齿面磨损的影响,得到了影响齿面磨损量的关键因子及其影响规律。结果表明,齿面磨损深度实测值与所建模型理论值变化规律一致,验证了磨损数学模型的准确性。研究发现,齿条齿顶处磨损最为严重,选用变位系数较大的齿轮有利于减小齿条齿面磨损量。     

齿面磨损及轴承间隙对齿轮动力学的影响研究

齿面磨损及轴承间隙是影响齿轮系统动力学的重要因素,为揭示齿面磨损及轴承间隙对齿轮系统动力学的影响,建立了6自由度弯扭耦合模型,该模型考虑了齿面磨损、轴承间隙、摩擦及齿侧间隙等因素。通过Runge-Kutta法对动力学微分方程进行求解并得到系统的动态响应。研究结果表明,当齿轮由未磨损状态转变为轻微磨损状态时,齿轮系统动态传递误差振幅减小,振动减小;随着齿面的不断磨损,到达严重磨损时,动态传递误差振幅增大,振动加强;齿轮动态传递误差的振幅随着轴承间隙的增大逐渐增大,同时系统发生谐振现象,影响系统的稳定性。     

变桨轴承微动磨损分析与沟道参数确定

在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要失效形式为钢球和沟道之间的微动磨损。分析了变桨轴承微动磨损产生的原因、损伤形式及微动运行模式,为降低变桨轴承的微动磨损,通过试验对其沟道参数的取值进行了研究。结果表明:变桨轴承的沟道曲率半径系数为0.53左右,初始接触角为45°左右时,可提高变桨轴承的抗微动磨损能力,减缓沟道微动磨损损伤。     

风力发电机变桨轴承微动磨损与防护

分析了变桨轴承振动载荷及失效形式,指出在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要其失效形式是滚动体和滚道之间发生的微动磨损损伤.通过微动试验,分析了变桨轴承中微动磨损的磨损运行机制以及润滑脂的润滑效果与微动次数、位移的关系.为减小变桨轴承微动磨损,从润滑和机械方面提出了微动磨损防护的具体措施.结果表明:微动磨损程度随载荷减小、接触角度增加和材料硬度增高而减小;通过采用含渗透能力强、抗磨添加剂及抗锈蚀剂的合成润滑脂,减小桨叶振动、改进变桨轴承结构、增加套圈接触面表面强度等措施,可减缓变桨轴承的微动磨损.     

考虑轴承支撑刚度和齿轮轴变形的内啮合齿廓修形研究

针对重载内啮合齿轮,先开展了内齿轮当量齿形的推导,分析了轴承支撑刚度和轴弹性变形对啮合位置的影响情况,对石川修形公式进行了修正,获得了齿廓最大修形量计算公式。最后,通过编写VC计算程序,以93E型风电变桨减速箱输出轴齿轮为例,对其进行修形设计。通过数值仿真分析和开展台架试验,对齿廓修形效果进行了验证。     

低速重载齿轮齿面磨损有限元分析

以某公司易维护SL1000型采煤机摇臂传动系统的末级齿轮为例,运用有限元法分析了正常齿面模型和3种不同程度齿面磨损模型在一个啮合周期内轮齿啮合的运动状态、齿面接触有效应力等。以Hertz理论为基础,验证了有限元法的正确性。通过仿真结果分析,得到不同位置、不同程度齿面磨损对低速重载齿轮啮合传动、齿面接触有效应力的影响。     

风力发电机组变桨轴承建模方法的研究

变桨轴承是风力发电机组的重要组成部分,由于结构和工况的复杂性,多采用有限元仿真分析的方法进行设计和研究,建立合理有效的有限元模型是有限元分析的基础和关键。以赫兹接触理论为基础,利用Hypermesh和ANSYS进行分别建立1.5MW风机内齿型双排四点接触球轴承的实体单元模型和弹簧单元模型,通过有限元仿真分析,对两种模型进行分析评估,得到风力发电机组内齿型双排四点接触球变桨轴承的两种建模方法,此研究工作为风电机组及大型轴承的设计提供理论依据和参考。     

主减速器齿轮早期磨损原因分析与改进

从磨料磨损、黏着磨损、主、被动锥齿轮啮合间隙不统一、主动锥齿轮与主齿轴承座连接结构不合理、主、被动齿轮齿面硬度不均匀、差速器轴承预紧力的影响等方面分析主减速器齿轮早期异常磨损原因,通过加强装配控制、改进结构和工艺等措施,有效延长了主减速器的寿命。     

风力机变桨轴承热力学分析

变桨轴承是确保风力机变桨机构正常稳定运行的关键部件。针对风力机变桨轴承的因摩擦升温而导致的轴承老化和磨损问题,建立风力机变桨轴承的三维模型,并对轴承模型进行热力学仿真分析。仿真结果显示,风力机稳态运行时,变桨轴承的下滚道比上滚道平均温度要高;当摩擦系数从0.02增长到0.1时,轴承的最高温度大幅度上升;在温度场和载荷同时存在的情况下,对比只施加载荷的情况,轴承所受最大应力大了约三倍。该研究对于提高风力机变桨轴承的可靠性、完善变桨轴承设计方法具有参考价值。     

新型双曲柄式可调侧隙精密行星传动装置参数设计与仿真

针对精密传动装置小惯量、大刚度、高精度、小回差等性能要求和通常高速输入等特点,提出两级减速基于变齿厚齿轮的外齿内平动内齿轮输出的双曲柄可调侧隙行星传动机构;针对变齿厚少齿差内啮合副的特点,对行星轮、转臂轴承和支撑轴承等关键件进行力学分析,建立相应的力学分析模型,完成相应的分析计算;在ADAMS中完成变齿厚行星传动的仿真.建模与计算,分析表明:该新型变齿厚行星传动的薄弱环节在支撑轴承和转臂轴承;建立参数化分析模型,对影响变齿厚双曲柄行星机构的轴承中心距、轴向距离和行星轮个数等相关参数进行了分析.针对支撑轴承等薄弱环节,在传动装置空间允许的情况下,增加转臂轴承中心距和支撑轴承的轴向距离,可大大减小转臂轴承和支撑轴承载荷.     

齿面磨损对齿轮啮合刚度影响的计算与分析

不考虑润滑剂影响,针对理想渐开线直齿圆柱齿轮,研究存在齿面磨损时齿轮啮合刚度的计算方法。基于齿轮共轭啮合原理计算滚齿加工条件下的齿廓曲线。根据Timoshinko梁理论,考虑轮齿弯曲变形、剪切变形、压缩变形、齿轮基体变形和赫兹接触变形,计算齿轮啮合刚度。针对运行过程中的齿面磨损,提出轮齿等弧长离散方法,分析齿面磨损对离散微元短梁的截面面积、截面面积矩和实际接触齿宽的影响,计算分析存在均匀磨损、微点蚀和宏观点蚀等齿面磨损时的齿轮啮合刚度。结果表明,100μm深的均匀磨损导致的啮合刚度变化不到2‰;齿面产生15%的微点蚀时,啮合刚度变化在10%以内,啮合刚度对早期齿面磨损不敏感。本研究为计及齿面磨损的齿轮动力学建模提供了一条技术路径。     

计入轴线偏差的斜齿轮副齿面磨损分析

针对齿轮轴线偏差会加剧齿面磨损的问题,提出了一种综合了数值仿真和有限元的方法,对齿面磨损进行了仿真分析。以单对斜齿轮副为研究对象,基于Archard磨损公式,建立了计入轴线偏差的齿面磨损深度解析模型;在此基础上,分析了轮齿螺旋角修形、渐开线鼓形修形对齿面最大磨损深度的影响,并据此制定了减缓齿面磨损的轮齿综合修形策略。研究结果表明:同一工况下,斜齿轮垂直平面轴线偏差比水平轴线偏差对齿面磨损的影响更为显著;采用渐开线鼓形修形与螺旋角修形的综合修形方式可降低齿轮轴线偏差对齿面磨损的影响;该研究结果可为减缓齿面磨损过程制定出合适的修形策略。     

不同失效形式下齿轮副动态接触特性及时变刚度分析

齿轮传动为常见的传动形式,在多种领域应用,体现出较大价值。齿轮传动在高转速及大功率发展背景下,对齿轮接触特性提出更高要求。对此,本文探讨不同失效形式下齿轮副动态接触特性及时变刚度分析的意义,进一步论述齿面磨损对轮齿接触能力及时变啮合刚度的影响及齿面胶合对齿轮接触能力及时变啮合刚度的影响。     

螺旋齿轮副接触应力的计算与分析

介绍了某发动机中一对螺旋齿轮副出现的异常磨损现象;针对该齿轮副的实际啮合状况,将其在节点处的接触处理为一对具有双曲率的椭球接触,进而计算齿面的接触应力;分析了齿面发生异常磨损的原因,并提出了减缓齿面磨损的相应建议。     

弧线齿面齿轮的根切与变尖研究

采用了假想产形齿轮与弧线齿圆柱齿轮和弧线齿面齿轮同时共轭啮合的展成法加工,根据啮合原理、微分几何及几何学原理,建立了面齿轮非根切的条件和面齿轮避免尖顶的几何模型,采用Matlab自主编程得到弧线齿面齿轮的三维模型,得到面齿轮不产生根切条件下的最小内半径和不变尖条件下最大外半径。采用多轴联动数控机床加工弧线齿面齿轮,加工实例证实了三维模型与齿宽设计为数控加工提供了精准的数据依据,保证了展成法加工弧线齿面齿轮的精确性,为齿面接触应力、齿根弯曲应力及动力学分析提供了理论基础,从而为实验研究和实际应用提供了系统的理论指导。     

探究不同黏度的润滑油对齿轮疲劳寿命的影响

通过油液分析技术探讨了不同黏度的润滑油对齿轮齿面耐磨性的影响。首先在Romax软件中仿真分析了不同黏度的润滑油对齿面间油膜厚度的影响,然后通过齿轮疲劳运转试验分析了不同黏度的润滑油对齿面磨损的影响。通过对油液进行分析监测,并结合仿真计算的油膜厚度、油液浓度分析数据和最终齿轮寿命结果可知,一般混合润滑状态下,润滑油黏度、油膜厚度、疲劳剥落颗粒物浓度和齿轮寿命有一定的关系,随着润滑油黏度升高,齿面的磨损状态得到改善,齿面应力更加均匀,齿轮寿命得以延长。     

AOD转炉倾动大齿轮的故障诊断

采用油液分析技术对AOD转炉倾动装置大齿轮箱的运行状态进行了监测,结果发现大齿轮齿面出现了异常磨损现象。分析认为该设备出现异常磨损的主要原因在于润滑剂的润滑效果欠佳,并提出了相关的检修和维护措施,使大齿轮表面的磨损劣化趋势得到有效控制,延长了大齿轮的使用寿命。     

圆弧齿轮磨损后非稳定传动分析

和相同尺寸的渐开线齿轮相比，圆弧齿轮的当量曲率半径比渐开线齿轮的当量曲率半径大数十倍，因此．圆弧点啮合齿轮副可大幅度提高共轭齿面的接触强度，具有广阔的发展前途。着重对齿轮磨损后的传动性能进行分析．齿面已不能再用原有理想方程表示，只能对磨损后得到的离散点位置坐标值进行双三次样条插值，模拟出磨损后的齿面方程。对变化的瞬时传动比进行分析。     

直齿轮齿面非均匀磨损对模态特性的影响

研究准静态工况下齿面非均匀磨损对齿轮模态特性的影响。根据Hertz接触理论和Archard公式建立准静态磨损模型,对齿轮齿面磨损情况进行数值仿真。计算结果表明,主、从动轮的齿顶处和齿根处磨损较大,其中,齿顶处磨损量小于齿根处,主动轮的齿根位置磨损量最大,节点处齿轮做纯滚动,不产生磨损,在单齿、双齿啮合区交替处磨损量有突变。在此基础上,按数值分析结果施加齿面磨损故障,导入到Abaqus中进行仿真,进一步分析了磨损前后齿轮的模态特性。仿真结果表明,齿轮具有丰富的振动形态,磨损对振型影响不明显,但固有频率出现明显升高,其中,7～10阶的高阶固有频率增大幅度要高于低阶固有频率增大的幅度。