液力行星齿轮轮系动力学分析

发布时间：2017-08-21 18:45

  本文关键词：液力行星齿轮轮系动力学分析

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【摘要】：液力行星齿轮调速系统主要应用于泵和风机的变转速调节,具有效率高、工作稳定可靠等优点,在电力、冶金、矿山等行业具有巨大市场潜力。目前国外已经对该系统进行长期的设计研发,已有多种型号的成熟产品,而国内对此研究起步较晚,同类产品处于空白,尤其针对高速大功率应用条件下的系统动力学特性研究较少。本文通过建立动力学计算模型,运用转子动力学软件SIMPACK对其进行仿真,分析系统的动力学特性。本文首先介绍了多体动力学系统基础理论知识,以及在此基础上发展起来的两种不同的动力学建模求解理论:拉格朗日法和笛卡尔法,然后简要阐明了有关柔性体的建模理论。最后综述了多体动力学SIMPACK软件的主要建模要素,及基于SIMPACK软件的多体系统具体建模流程。本文通过建立液力行星齿轮调速系统的动力学计算模型,分析得到了系统的动力学拓扑关系,建立了动力学计算模型。描述了系统的关键零件如齿轮、轴承、柔性输入轴的建模方法,然后模拟实际工况进行动力学仿真。通过对系统进行仿真模拟,得到系统的固有特性、各个滑动轴承油膜的动力学特性和轮系各个齿轮啮合力大小变化情况。论文研究工作主要包括以下几个方面:分析在实际运转中系统所产生的固有频率及齿轮传动产生的激励频率,得到了系统在固有频率第6阶、第28阶、第29阶、第30阶、第45阶和第46阶时易发生共振的结果,即在变矩器转速比i=0.9的工况下最易产生共振,并对这七阶固有频率所对应的振型进行了描述分析。研究系统各滑动轴承油膜的动力学特性,因为输入轴刚度小所受离心力较大,导致振动较大,所以其滑动轴承运转时的油膜最小油膜厚度和最大油膜压力比旋转轮系行星轮轴上轴承变化较大。以旋转轮系行星轮轴上轴承为研究对象,研究了相对间隙对滑动轴承运转时的油膜最小油膜厚度和最大油膜压力的影响。随着相对间隙的增大,最小油膜厚度不断减小,最大油膜压力不断增加,而轴承启动时稳定性变差,最终选定3.15‰为最佳相对间隙。分析研究了传动系统轮系各个齿轮啮合力变化规律,通过比较固定轮系和旋转轮系齿轮啮合力的不同,得到采用斜齿轮和浮动太阳轮结构可以很大程度上的减少啮合力大小的波动,增加传动的平稳性。
【关键词】：功率分流 动力学仿真 系统共振 油膜特性 齿轮啮合
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 国内外对比分析14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 多体系统动力学理论17-28
• 2.1 多体系统件建模理论17-23
• 2.1.1 多刚体系统的运动学基础17-19
• 2.1.2 拉格朗日法19-21
• 2.1.3 笛卡尔法21-23
• 2.2 柔性体建模理论23-24
• 2.2.1 柔性体描述23-24
• 2.2.2 柔性体离散化24
• 2.3 基于SIMPACK软件建模基本概念及流程24-27
• 2.3.1 SIMPACK软件建模要素24-25
• 2.3.2 基于SIMPACK软件的建模流程25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 液力行星齿轮调速系统计算模型建立28-45
• 3.1 液力行星齿轮调速系统工作原理28-30
• 3.2 液力行星齿轮几何模型建立30-33
• 3.3 液力行星齿轮动力学模型建立33-44
• 3.3.1 轮系各齿轮的动力学模型建立35-37
• 3.3.2 系统轴承动力学模型建立37-39
• 3.3.3 输入轴动力学模型建立39-44
• 3.4 仿真工况设定44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 液力行星齿轮传动系统动力学特性分析45-63
• 4.1 系统固有特性分析45-50
• 4.1.1 系统激励分析45-46
• 4.1.2 系统固有频率分析46-47
• 4.1.3 系统共振分析47-48
• 4.1.4 系统振型分析48-50
• 4.2 滑动轴承油膜动力学分析50-56
• 4.2.1 滑动轴承油膜分析50-53
• 4.2.2 轴承间隙对油膜影响53-56
• 4.3 轮系各齿轮啮合受力分析56-62
• 4.3.1 轮系各齿轮啮合力波动规律56-60
• 4.3.2 轮系各齿轮啮合力分布规律原因分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王芝荃;一种新型的压缩机调速驱动系统——调速行星齿轮Vorecon[J];风机技术;2005年05期

2 王知行;渐开线齿轮变位系数选择的新方法[J];哈尔滨工业大学学报;1978年Z1期

3 王晓辉;王芝荃;;高效液力调速产品在核电厂给水泵中的应用[J];通用机械;2011年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 崔圣爱;基于多体系统动力学和有限元法的车桥耦合振动精细化仿真研究[D];西南交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 张岩;大型风电机组齿轮箱动力学特性仿真与分析[D];华北电力大学（北京）;2010年

2 韩雅楠;基于SIMPACK的重载操作机刚柔耦合动力学分析[D];大连理工大学;2010年

3 侯海波;MW级风电机组动力学性能仿真分析研究[D];重庆大学;2012年

4 魏蕊艳;兆瓦级风电机组齿轮箱动力学仿真与分析[D];华北电力大学;2012年

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本文编号：714525