gearbox analysis based on swt

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1、Samcef齿轮箱建模分析目前有若干种假设可以解释齿轮箱故障，比如：在设计过程中只考虑空载状况；传动系统的不同组成部分之间存在非扭转负载传递；缺乏统一的标准化的轴系寿命分析计算体系；风机的设计者与齿轮箱供应商，轴承制造商之间存现沟通不畅问题，导致一些设计关键问题存在缺陷。SWT提供了一个完整的新方法模拟齿轮箱在一个完整柔性的风力发电机组中的动态行为。这种方法能够很好的计算动态载荷，可以更有利于理解齿轮啮合及与其他部件之间的响应。这样能够在设计阶段更好的解决并避免许多问题，节省开发时间。对于齿轮箱的分析，首先应该对其进行单独研究，然后需要集成到整机中进行分析。1.齿轮箱建

2、模1.1齿轮箱建模本文主要针对1级行星2级平行轴齿轮箱进行建模，三维模型如下：在SWT中的齿轮箱能够通过改变设置参数得到最终设计模型。轴为梁单元，而齿轮间的相对运动关系采用了柔性齿轮单元，轴承的动态行为采用了轴承单元。轴承的主要参数主要包括轴向，径向的刚度及阻尼，更为细节的参数还会包括各个方向如xx，xy，xz等方向的刚度及阻尼参数。SWT中的齿轮箱模型建模原理示意图：齿轮箱的主要参数如下表：1.2齿轮箱静态计算静态计算是由于齿轮箱的高速轴和低速轴的位移被锁定，利用function功能设置为恒为零，这样输入扭矩和高速轴上的反作用扭矩可以视为相等。但是，对于非线性系统计算

3、，严格来说，仍属与动态计算。齿轮箱的工况设置，示意图如下图：两个扭力臂的位移也设置为恒为零，表示齿轮箱与底座之间不会发生相对运动。Function中需要设置两个函数，分别表示锁定自由度的位移函数“zero”，即在运行时间范围内恒为零的直线，另一个为随时间增大而增长的转矩函数，设置5s内输入转矩由零上升至1e6Nm，函数表示如下图：然后需要创建运行工况。由于SWT针对于整机分析，因此需要在运行工况中选择不适用气动力，选用用户自定义载荷。如下图：最后需要将载荷加入正确的连接点。而连接点的具体位置见上图中所示，其名称需要在模型的“connectors”下查找，并粘贴至“use

4、r”下的表格中，如下图：需要特别说明的是“component”指需要限制的自由度，数字范围为0~6，具体含义如下：1.correspondtotheXtranslationintheglobalframe2.correspondtotheYtranslationintheglobalframe3.correspondtotheZtranslationintheglobalframe4.correspondtotheXrotationintheglobalframe5.correspondtotheYrotationintheglobalframe6.correspond

5、totheZrotationintheglobalframe7.correspondtothealltheDOF2.计算结果分析分析结果之前，首先需要知道一些特定节点的代码与含义的对照。因为软件计算结果显示中有时会显示节点的代码。2.1瞬态分析从计算结果中可以体现齿轮箱关键位置的载荷。比如齿轮单元的宏观受力，轴上扭矩等。篇幅限制，这里例举行星轮轴的扭矩波动。可以看到在0~0.6s内有一些振荡，这是由于间隙和初始冲击所产生的不断增加的扭矩导致。然后快速稳定，可以观察到一个线性斜坡，与输入轴转矩负载成正比的曲线。2.2模态分析通过设置初始及截止频率，软件会算出设定范围内的齿

6、轮箱模态频率，然后选择一定个数的激励频率就可以得到campbell图。图中所示的激励频率包括风轮的转频及其二次，三次谐波，以及低速轴的转频及二次，三次谐波。3.结论基于SWT的风机设计平台，可以针对齿轮箱进行部件级分析。使用参数化模型不仅能够保证精度，而且计算效率高，运算时间短。通过瞬态分析及模态分析，能够很好的了解齿轮箱的动态特性。进一步的分析计算，需要将齿轮箱集成到整机中进行。