风电齿轮齿形优化及疲劳可靠性分析

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wobushilaji
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随着能源和环境问题的严峻,新能源的发展已上升到国家战略。近年来,风电设备在我国得到大力发展和运用。在风电机组故障中,齿轮箱故障占机组故障率的20%,且停机时间长,维修困难,而齿轮故障占齿轮箱故障的40%左右,所以提高齿轮的可靠性对提高整个齿轮箱的可靠性意义重大。本文以某型号2MW级风电齿轮箱为研究对象,探讨齿轮的相关分析,主要研究内容如下:(1)基于RomaxDesigner平台,建立2MW级风电齿轮箱的虚拟样机模型,将随机风载转换为速度转矩载荷,确定第一级行星齿轮传动为研究对象。(2)探讨齿轮的制造安装误差对应力的影响,制造误差有齿厚制造误差、齿根圆角半径制造误差、齿宽制造误差、齿顶圆直径和齿根圆直径制造误差,安装误差为中心距偏差。得出各个参数的接触应力和弯曲应力在误差内的变化规律,并给出在实际加工中的建议。(3)以太阳轮为例,以单位长度法向载荷减小且均匀分布为目标,齿向修形和齿廓修形为手段,对齿形进行优化。同时探讨齿形优化对单位长度法向载荷、接触应力、弯曲应力、传递误差、谐响应的影响。齿向修形采用线性修形和一定量的鼓形修形,齿廓修形采用鼓形修形。结果表明,修形后单位长度法向载荷、接触应力、弯曲应力、传递误差、谐响应最大值都明显减小。(4)采用概率描述的接触疲劳和弯曲疲劳累积损伤计算模型,结合等效正态分布和应力强度干涉理论,计算优化后的齿轮在考虑应力循环次数影响下的接触应力和弯曲应力的疲劳累计损伤可靠度,并与传统的不考虑应力循环次数齿轮的可靠度进行对比。结果表明,修形后的齿轮可靠度达到99%以上;且与不考虑应力循环次数的结果相比,计算结果更精确。
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