多构件浮动重载行星齿轮系统动态均载研究

针对构件浮动对重载行星轮系统行星轮载荷影响问题,以某大型风电行星齿轮系统为研究对象,建立多浮动体行星齿轮系统的有限元分析模型并进行分析。分析当行星架支撑刚度、行星轮误差变化及太阳轮浮动、行星架浮动、以及外载荷变化情况下的行星轮均载变化趋势。结果表明,当系统中采用太阳轮与行星架同时浮动时,系统均载性能最好,在系统误差一定的情况下减小浮动支承件刚度和增大输入载荷能提高行星齿轮系统均载性能,并在均载试验台上对多浮动行星齿轮系统在外载荷及行星架支撑刚度变化时的均载情况进行了试验验证。     

2K-H行星轮系均载设计浮动件选取原则

以2K-H行星轮系为对象,用解析方法研究制造装配误差条件下该行星轮系均载问题。给出载荷传递弹簧串并联力学模型,基于几何等量关系推导行星轮系均载与啮合间隙和齿轮啮合刚度的关系式。采用向量表达方法,推导制造误差和装配误差引起啮合齿对圆心偏动时、相互啮合齿对在啮合线上的间隙计算公式,依据间隙计算公式对浮动均载进行分析,得到浮动均载计算多元方程组,求解方程组给出如下结论:(1)当行星轮数n3时,基本构件浮动可以补偿制造装配误差引起的轮系偏载。(2)当行星轮数n≥4时,行星轮的误差不能够通过基本构件的浮动来补偿,只能通过行星轮的浮动来补偿。同时给出了浮动量的理论计算方法,并进行了有限元仿真,有限元仿真结果与本文理论计算结果高度一致。     

串联型行星齿轮传动系统均载特性分析

依据串联型行星轮系统均载机理,综合考虑齿轮制造误差和安装误差、啮合刚度以及间隙浮动等因素的影响,建立了系统均载分析模型,通过计算得到了输入级与输出级的不均载系数。分析了不同齿轮精度对两级行星轮系统均载性能的影响,得出输入级对齿轮精度等级的反应比较敏感的结论,就啮合刚度及联轴器润滑条件对系统均载性能的影响做出了讨论。     

立磨减速机行星齿轮传动均载特性及其影响因素研究

综合考虑立磨减速机行星传动齿轮副时变啮合刚度、啮合阻尼、轴承支撑刚度、支撑阻尼,基于集中参数法建立了行星齿轮传动振动微分方程,采用龙格库塔法求解振动微分方程得到齿轮副的动态啮合力。研究了太阳轮、行星轮和内齿圈偏心误差对行星齿轮传动均载特性的影响。结果表明,太阳轮浮动时,行星齿轮传动获得较好的均载特性;且太阳轮浮动时,单一考虑太阳轮偏心误差、齿圈偏心误差比综合考虑太阳轮、行星轮和齿圈偏心误差具有更好的均载效果,整体上偏心误差对行星齿轮传动均载影响小;太阳轮不浮动时,系统均载特性较差。     

行星齿轮传动系统动态均载性能与灵敏度分析

行星齿轮传动均载性能主要受到齿轮的制造和装配误差的影响。综合考虑偏心误差、装配误差以及太阳轮的轴向偏斜等因素,构建了行星齿轮机构动力学分析模型。通过求解模型,得到了各误差下系统动载荷的时域历程与频谱,分析了各误差对系统均载系数与太阳轮浮动轨迹的影响。采用有限差分法计算了各误差对系统均载系数的灵敏度,发现装配误差的灵敏度比较大,对系统传动均载性能的影响也比较大,偏心误差的影响则相对较小,研究结果为行星齿轮传动机构的高稳定性设计提供了理论指导。     

啮合误差对复合行星轮系动态均载特性的影响

以Ravigneaux式复合行星轮系为研究对象,基于集中参数理论,建立采用中心浮动构件的非线性动力学模型;通过计算传动系统的均载系数,获得各齿轮啮合误差与均载系数的关系曲线,进而分析安装误差和偏心误差对系统均载特性的影响。分析结果表明:行星轮的安装误差会导致行星轮出现持续的"偏载",而行星轮的偏心误差则会导致相应啮合副在运动过程中出现较大的冲击;如果合理布置行星轮的误差,使得其相对于系统的旋转中心呈辐射状对称,将能大大降低行星轮的误差对系统均载性能的影响。     

两级行星齿轮传动系统动态均载特性分析

为了研究两级行星轮系的动态均载特性,建立了两级行星轮系的平移扭转耦合动力学模型,综合考虑了时变啮合刚度、齿轮安装误差、偏心误差、齿侧间隙及级间耦合等非线性因素,推导了系统的无量纲化动力学方程。采用数值方法对方程组进行求解,对中心构件浮动形式、行星轮误差、级间耦合刚度等因素对系统动态均载特性的影响进行了分析,为两级行星轮系的动力学分析和动态均载特性的研究提供了参考,对两级行星齿轮传动系统的设计有一定的指导意义。     

基于非线性动力学的行星传动均载性能研究

为研究动态下各影响因素对行星传动均载性能的影响,以2K-H行星齿轮传动系统为研究对象,综合考虑各零件的加工误差、装配误差、轮齿啮合时变刚度及间隙等因素对行星齿轮均载性能所产生的影响,建立了该系统的非线性统动力学模型。采用Newmark法求解,得到了载荷分配系数的时域历程及太阳轮和内齿圈的浮动轨迹,计算了各项误差对载荷分配系数的灵敏度,研究了零件各项误差对行星传动均载效果的影响,对行星齿轮传动的设计提供了依据。     

柔性销轴式风电齿轮箱行星传动均载研究

在分析柔性销轴结构和工作原理的基础上,建立多浮动构件的柔性销轴式风电齿轮箱行星传动动力学模型,综合考虑行星传动时变啮合刚度、时变传递误差,研究柔性销轴刚度和误差对行星传动均载的影响。结果表明,柔性销轴支撑的行星轮具有较好的均载效果,减小销轴刚度能明显降低行星轮偏载载荷,提高均载性能;销轴切向误差对行星轮均载影响敏感,销轴公差设计应以相邻且同向配置为优。在专用齿轮传动试验台上对柔性销轴式风电齿轮箱行星传动进行均载试验研究,验证理论分析结果的有效性。     

安装误差对封闭差动人字齿轮传动系统动态均载特性的影响

通过坐标变换推导出封闭差动人字齿轮传动系统各齿轮安装误差沿啮合线等效位移公式;基于集中参数理论,建立采用中间浮动构件的该型传动动力学模型;通过计算系统两级内外啮合均载系数,获得各齿轮安装误差与系统两级内外啮合均载系数关系曲线,进而分析齿轮安装误差对系统均载特性的影响。研究结果表明:在齿轮安装误差作用下,差动级均载系数大于封闭级;差动级内/外啮合均载系数随差动级内齿轮/太阳轮安装误差增加而增大,差动级内齿轮/太阳轮安装误差对差动级外/内啮合均载系数影响很小;封闭级均载系数随封闭级内齿轮安装误差增加而增大,封闭级太阳轮安装误差对封闭级均载系数影响很小;行星轮/星轮安装误差对差动级/封闭级均载系数影响很小;差动级均载系数对差动级中心轮安装误差位置角不敏感,封闭级中心轮安装误差位置角对封闭级均载系数影响较大。