750kw风力发电机齿轮箱动力学分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第159期)机械工程与自动化No．22010年4月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONApr．文章编号：1672—6413(2010)02—0017-03750kW风力发电机齿轮箱动力学分析林茂锋，孙文磊，胡斌(1．新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830008，2．昌吉职业技术学院，新疆昌吉831100)摘要：某750kw风力发电机投入运行以来，其增速齿轮箱的齿轮故障经常发生。针对750kW风力发电机齿轮箱的齿轮传动系统故障，运用新的齿轮参数配

2、置方案，建立了虚拟样机；在ADAMS中进行了动力学分析，找出了系统中的薄弱齿轮，并对此薄弱齿轮进行了疲劳寿命分析，计算寿命满足使用要求，证明了该方案的可行性。关键词：风力发电机；增速齿轮箱；动力学分析中图分类号：TM315文献标识码：A0引言的定义。风力发电机的传动系统故障是风力发电机运行过2轮系在ADAMS中的运动副定义程中的常见故障，其中增速齿轮箱是风力发电机的重2．1行星齿轮部分要组成部分，是风力发电机传动系统的核心部件，在(1)设定外齿圈运动副：在外齿圈和行星架之间整个传动系统中故障率最高．增速齿轮箱的设计合理

3、设定旋转的运动副，选择2Bod一1IOC方式。应该特与否直接影响到风力发电机的使用寿命。本文针对别注意的是：在ADAMS中齿轮啮合需要有一个共同750kwHAWT型风力发电机增速齿轮箱的齿轮失的连杆，在行星轮中共同的连杆就是行星架，而且这效．用新的齿轮参数配置方案，利用三维CAD软件个共同的连杆只能是2Bod一1IOC的选择模式下第UG建立了传动系统的虚拟样机，并利用UG与动力二个选取的Body。学仿真分析软件ADAMS、有限元分析软件ANSYS(2)设定行星轮运动副：在行星轮与行星架之间三者间的接口，将虚拟样机导入到

4、ADAMS中建立仿设定一个Joint：Revolute，选择2Bod一1IOC方式，真模型，对之进行了转矩仿真计算、啮合力仿真计算，也应注意选择的第二个Body必须为行星架。通过仿真计算找到传动系统的薄弱环节。针对该薄弱(3)设定太阳轮运动副：在太阳轮与齿圈之间设环节部件利用有限元分析软件ANSYS进行了疲劳寿定旋转运动副Joint：Revolute。命分析，通过有限元分析证实了此设计方案的合理性。(4)设定行星架运动副：在行星架与地面之间设1齿轮传动系统虚拟样机的建立定一个Joint：Revolute，选择2Bod一

5、1IOC方式。本增速齿轮箱轮系采用一级行星轮和两级平行轴(5)设定齿轮副：添加齿轮副约束的关键是正确结构。各齿轮的齿数见图1。图中Z为行星轮齿数，z建立一个MARKER点和两个约束。MARKER点是为太阳轮齿数，Z、z。、z、z。分别为斜齿轮2、3、4、两齿轮的接触点，定义的MARKER点的z轴方向必5的齿数。须和齿轮啮合点的运动方向一致。对于MARKER点通过计算得到轮系的各项参数后，运用的具体位置坐标，通常的确定方式是根据齿轮副定义UGNX4．0建立虚拟样机。将三维数字化虚拟样机整所需的2个Joint的坐标结合传动

6、比计算。对于行星齿体模型在UG中导出Parasolid格式，生成一个后缀名轮来说，其啮合点的坐标在运动过程中是不断变化的，为．XT的文件，然后导入ADAMS中，进行运动副于是在建立MARKER点的时候就应该找出一个相对*国家自然科学基金资助项目(50765007)收稿日期：2009—07—2O；修回日期：2009—11-02作者简介：林茂锋(1978一)．男，湖北当阳人，在读硕士研究生，主要从事机械制造及其自动化的研究。学兔兔www.xuetutu.com·18·机械工程与自动化2010年第2期于MARKER点来说位置

7、始终是固定的部件，这里行星架的啮合位置就是始终相对于齿轮的啮合点位置固K一4E／~3(+1)寺]。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)定的部件。在建立MARKER点的时候选取Addto』1』2其中：尺、R为两个齿轮啮合点的当量半径(由于齿轮part方式，将MARKER点加在相对于行星架固定的的齿高和分度圆半径相比较小，因此其变动范围较小，位置上。按上述方式分别定义行星轮与外齿圈之间、行可近似以分度圆半径来代替齿轮接触点当量半径)；E星轮与太阳轮之间的齿轮副Joint：Gear。为材料的弹性模量。经计算得到，斜齿轮2、3的接触系数为1．

8、4×10N／mm，斜齿轮4、5的接触系数为1．4×10N／ram。用SolidtoSolid模式定义接触，指数为2．2，阻尼为1o，最大击穿深度选0．1mm，仿真设置为3s、500步。由于一级行星两级平行轴的风力发电机增速齿轮箱在实际的运转过程中，两级平行轴斜齿轮传动的故障率高，因此本文对平行轴部分进行仿真计算。图2、图3是仿真的