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齿轮箱高速轴承动载工况下的强度分析

发布于:2016-03-18 21:14
强度分析

      在风电机组的各部件中,因风电齿轮箱的故障而造成停机的概率最高,而在复杂多变的外界载荷作用下,风电齿轮箱内部轴承的损坏是导致风电齿轮箱失效的一个重要因素。
      近年来,尽管我国装备制造业的发展快速,但与重大装备配套的高端轴承却大部分依赖进口,轴承等核心部件已经成为国家重大装备发展的瓶颈。对风力发电机组轴承的研究,已成为当前风电研究的难点和重点,因此对风电机组齿轮箱轴承作业机理及应力强度分析具有现实意义。对轴承进行过静力学分析或对的轴承进行过单一的简单的动力学分析,而较少采用多体动态系统对整体机构进行动态分析,且在多变载荷作业下的动态系统力学特点的机理研究尚有很大空间。
      本研究中大家结合我国风电发展的实际情况及理论研究的急需,针对2MW级风电齿轮箱的关键技术,在多体动态系统中对高速端轴承的保持架和滚动体在动载荷下的强度进行较为系统的分析研究,以探求提高风电齿轮箱可靠性的理论依据。
      研究所用风电齿轮箱模型如图所示,由一个行星排和两级定轴增速传动级组成,其中总增速比为99.0539,增速箱的额定输入转速为15.47r/min。风电齿轮箱内部轴承疲劳损伤形式较为复杂,位于高速轴端的圆柱滚子轴承较常见的疲劳损伤形式为轴承滚动体的碎裂及保持架的破坏,大家将着重对保持架和滚动体进行研究。滚动体和保持架的刚柔藕合部分模型如图所示,分析过程中将柔性体耦合到齿轮箱动态系统中。
      由于输入转速的不同以及作业工况的不同,会使高速轴承所受载荷出现差异。大家结合两种典型的作业工况,分析高速轴承保持架和滚动体的载荷特点,即齿轮箱零速起动至平稳运行工况和齿轮箱减速至停止运行工况。齿轮箱输入转速时间历程曲线在ADAMS中利用step函数生成,如图所示。工况一:齿轮箱零速起动至平稳运行工况。该工况齿轮箱输入端平稳运行时额定转速15.47r/min,即转速为92.82rad/s,起动时间历程0.3s。工况二:齿轮箱减速至停止运行工况。该工况齿轮箱初始作业输入转速15.47r/min,即转速为92.82(0)/s,减速时间历程1s。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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