风电机组行星轮系轴承滑移问题及改进方法研究

发布时间：2020-06-17 22:01

【摘要】：随着风能产业的迅速发展,对风力发电机组传动系统运行的稳定性和可靠性提出了更高的要求。然而由于风资源的不确定性,风力发电机组存在大量启动和刹车的过程,产生变载荷和冲击载荷严重影响部件的伺服寿命,造成部件过早损坏的问题。特别是轴承,在风力机齿轮箱正常工作的行星轮轴承在低载荷工况下经常会出现滑移问题,造成轮毂内表面有明显的疲劳擦伤。因此研究风电行星轮系轴承滑移问题及其改进方法具有重要的理论指导意义和工程使用价值。本文以风电机组行星轮系轴承作为研究对象,运用虚拟样机技术(ANSYS)对其进行接触有限元分析,得到在额定与极限载荷工况下行星轮轴承过盈配合表面滑移分析,进而获得了最佳的过盈量,以最佳过盈量下的行星轮系作为研究对象,对各部件进行极限静强度校验。结果表明:行星轮孔内表面与轴承外表面之间的滑移不可避免。随着过盈量的减小,过盈配合表面相对滑移量总趋势增大,疲劳擦伤越严重;由于受到齿轮径向作用力及过盈的影响,轴承外表面总体变形呈“椭圆”变化趋势,变化趋势与过盈量和载荷大小有关。根据滑移分析并综合零件间的装配及轴承变形的影响,选取本模型最佳的过盈量;在此过盈量下对各部件进行极限静强度校验,发现各部件均满足要求。研究行星轮轴承过盈量、滑移量及变形趋势,并提出可行性的改进意见,对于提高齿轮箱使用伺服寿命及可靠性具有重要的指导意义。在非稳态工况下,行星轮孔内表面与轴承之间的滑移会出现剧烈的“打滑现象”。因此为降低各行星齿轮载荷不均的情况,本文采用一种齿轮轮系中使用柔性的零部件,用于补偿间隙的差异性的同时又不会产生负面的效果,即集成式柔性销轴结构。本文详细阐述其基本结构及原理,并通过材料力学计算公式和有限元模拟仿真得到的结果分别对柔性销轴结构进行了对比分析,结果基本一致,误差在合理范围内。考虑到柔性均载机构各构件的尺寸将直接决定系统的均载特性,因此为了使结构更加的合理,本文对柔性销轴结构进行了有限元的优化设计,确定了本集成式柔性销轴模型各部分关键尺寸的最佳设计尺寸。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH133.3;TM315
【图文】：

行星架,主轴端,输入转矩,行星轮

！逡逑Ｌ＿Ｊｌ逡逑ｉ逡逑图２－１齿轮传动系统结构简图逡逑该结构风电增速齿轮箱的特点是：低速级为行星轮系传动，合理使用了内啮逡逑合，轴向尺寸小，传动效率高，不仅能获得较大的传动比，而且还有效的减少了逡逑箱体的体积，降低了箱体的总重量，且结构简单，便于机械加工；高速级为平行逡逑轴圆柱斜齿轮传动，可合理分配增速比，以达到传动平稳，减少冲击载荷、减震逡逑防震和噪音的目的。逡逑如图２－１所示，中心轮ａ和行星架转臂Ｈ转动，内啮合齿圈ｂ固定，由于行逡逑星轮ｃ转动过程中有两个转动，一个是自己本身的自转，一个围绕中心轮的转动，逡逑它不是绕固定周线的简单转动，所以其传动比不能直接用求解定轴轮系传动比的逡逑方法来计算。在行星传动的传动比计算方法时

轮系,网格划分,坐标系,行星轮系

通过轴承外表面与行星轮内孔建立摩擦副的方式来模拟其配合状态。逡逑在本章各图中，坐标系Ｘ、Ｙ、Ｚ分R%代表实际的轴向、切向和径向。一级行逡逑星轮系的模型和坐标系对应关系如图４－１所示。逡逑图４－１邋？级行星轮系有限元分析的几何模型逡逑（ｂ）

【参考文献】