关键词： 齿轮箱   振动   试验   优化  

摘要： 风电齿轮箱是风力发电机组中的重要部件之一,负责把叶轮在风力作用下获得的动力传递给发电机,并使发电机达到工作转速进行发电,因此齿轮箱的可靠性至关重要,直接关系到整个风机的安全性和发电效率。振动数值作为评价齿轮箱运行状态的重要指标之一,能够直接反映出齿轮箱内部齿轮、轴承等关键零部件的状态,因此如何在设计时就控制好齿轮箱的振动成为齿轮箱研发过程中的一项重点工作。本文以国内某大兆瓦风电齿轮箱的振动测试为参考,在分析该齿轮箱振动超标原因的基础上,研究了影响振动的关键因素,并有针对性的进行了改进优化,为齿轮箱的结构设计和零部件加工制造精度的优化,提供了数据支承和设计改进方向,有效提高了风电齿轮箱的寿命和运行可靠性。

关键词： 轨道车辆   轮对横移   轮轨黏着   传动系统   动态特性  

摘要： 针对曲线段轮对横移黏着作用下轮对-齿轮传动系统动态特性不明等问题,本文通过曲线段轮对横移受力和空间接触几何分析,结合改进的Kik-Piotrowski理论和FaStrip算法,提出曲线段轮轨横移动态黏着接触模型;综合考虑轮轨动态黏着激励、时变啮合刚度、非线性轴承接触力等因素,建立轮轨横移黏着作用下轮对-齿轮传动系统动力学模型;最后分析不同曲线段下轮轨黏着接触特性以及曲线半径、运行速度对传动系统动态特性的影响.研究结果表明:当横移量为0 mm时,左右轮轨接触斑对称且面积相等,两侧最大法向接触应力均为155.1 MPa,且位于接触斑正中心,两侧最大切向接触应力均为40.2 MPa,且均位于接触斑左侧滑移区;随着正向横移量增大,左侧轮轨法、切向接触应力幅值先减小后增大,右侧法向、切向应力幅值逐渐减小,且分布位置向轮对中心偏移,接触斑滑动区占比逐渐增大,轮轨黏着接触性能逐渐恶化;随着曲线半径减小和运行速度增加,齿轮啮合力、轴承接触力和左右侧横向轮轨力都随之增大,从而加剧系统振动,并且在内外耦合激励影响下,左侧轴承接触力和轮轨力均比右侧的高.

关键词： 风力发电   齿轮箱   机械设计   故障分析   优化对策  

摘要： 随着全球对可再生能源需求的不断增长,风能作为一种清洁、可再生的能源,得到了广泛的关注和应用。然而,风力发电设备中的齿轮箱故障问题成为制约其发展的重要因素。本文针对风力发电齿轮箱机械设计存在的问题进行了深入分析,通过建立风速模型和齿轮箱模型,运用动力学仿真方法,分析了齿轮箱在变风速下的动力学行为及其对齿轮啮合的影响。研究结果表明,传统齿轮箱设计无法有效平衡初始冲击力,导致齿轮容易受到冲击破坏。为此,本文提出了优化齿轮箱机械设计的对策,包括改变加载方式或加装缓冲装置,并通过仿真验证了优化设计的有效性。这些研究结果对于提高风力发电齿轮箱的设计水平和运行可靠性具有重要的参考价值。

关键词： 风电变桨系统   齿轮箱材料选择   耐磨性能  

摘要： 风电作为清洁可再生能源,在能源领域占据重要地位。风电变桨系统中的齿轮箱是关键部件,其性能直接影响风电系统的可靠性与效率。材料的合理选择对于齿轮箱的耐磨性能至关重要。不同材料在强度、硬度、韧性等方面存在差异,会影响齿轮箱在复杂工况下的耐磨表现。深入研究风电变桨系统齿轮箱的材料选择与耐磨性能,有助于优化齿轮箱设计,提高其使用寿命,保障风电系统的稳定运行,推动风电产业的持续发展。

关键词： RV减速器   齿轮局部故障   时变啮合刚度   伺服电机自带编码器   瞬时角速度信号  

摘要： 齿轮的时变啮合刚度是影响齿轮系统动力学性能的关键因素，本文分析了正常状态、行星齿轮和摆线齿轮局部故障状态下行星级与摆线针齿级的时变啮合刚度；在此基础上，将时变啮合刚度作为RV减速器纯扭转动力学模型的内部激励，生成瞬时角速度（instantaneous angular speed, IAS）仿真信号，分析并揭示了不同齿轮局部故障对应的IAS动态响应行为及信号特性。结果表明，行星齿轮与摆线齿轮局部故障表现出相同的故障周期，但由于摆线齿轮的啮合重合度高于渐开线齿轮，摆线齿轮故障齿参与啮合时产生的单次异常信号跳动范围较大，而行星齿轮故障引起的异常信号跳动范围较小；在阶次谱中，行星齿轮局部故障状态下行星级啮合阶次周围出现较明显的与故障阶次相关的边带谐波，而摆线齿轮局部故障状态下摆线-针齿级啮合阶次周围出现较明显的与故障阶次相关的边带谐波。这些信号特性可用于行星齿轮与摆线齿轮局部故障的有效识别。最后，通过RV减速器传动试验台进行试验验证，利用伺服电机自带编码器采集RV减速器在正常状态、行星齿轮局部故障状态及摆线齿轮局部故障状态下的IAS信号，分析试验信号并验证了行星齿轮与摆线齿轮局部故障对应的不同动态响应行为与特性，有效实现了对行星齿轮与摆线齿轮局部故障的识别。

关键词： 渐开线圆柱齿轮   接触计算   等几何分析   参数化建模  

摘要： 渐开线圆柱齿轮的齿面接触力学性能是保障齿轮传动稳定性和可靠性的关键， 针对传统有限元方法设计仿真割裂带来的接触计算流程复杂和精度较低等问题， 提出一种基于NURBS表达的渐开线圆柱齿轮参数化建模及单齿啮合等几何接触仿真方法. 首先根据齿轮几何设计参数采用最小二乘法拟合方法重构齿轮轮廓曲线， 再分片构造齿轮平面模型， 对平面模型进行偏置创建面向等几何分析的NURBS实体参数化模型; 然后基于点面法详细推导二维齿轮平面模型和三维齿轮实体模型的无摩擦等几何接触计算相关公式; 最后通过数值仿真算例， 将等几何计算结果与商业软件计算结果进行对比， 验证了所提方法在齿轮接触计算中的有效性. 结果表明， 该方法在齿轮接触数值计算方面展现出了更优的收敛效果， 为齿轮的接触分析和设计仿真一体化提供了一种有效的解决方案.

关键词： 航空燃油齿轮泵   计算流体力学   瞬态流场分析   本征正交分解   内流场重构  

摘要： 航空发动机燃油齿轮泵瞬态流场细节信息是探究其流动机理和结构优化的重要依据。本文给出了一种能够实现更短时间尺度下燃油齿轮泵内部强非线性瞬态流场的重构策略，通过一种奇异值分解的本征正交分解（SVD-POD）的改进增强型方法，将齿轮泵内流场非线性问题转化为线性问题以提高重构的准确性，同时通过将机理模型及试验数据进行修正校验以进一步增强POD方法准确度。通过POD分解得到的相关时间函数与正交基，实现燃油齿轮泵进出口区域速度、齿顶间隙的压力场预测。研究结果表明：该方法实现了任意时刻下的速度场分布预测，与CFD数值模拟相比，同等计算精度下重构三种典型工况下的仿真时间分别缩短了71.7%，69.4%和63.2%。采用3阶模态所重构的齿轮泵进出口流场96%的节点误差小于7.6%，77%的节点误差小于1%，具有较高的重构精度。在重构齿顶间隙上100个时刻的压力场线性热图与频谱表明，9、12、15kr/min工况下，齿顶间隙的压力随着齿轮的旋转呈周期变化，频率分别为1500、2000、2500Hz，与燃油齿轮泵脉动频率一致。

关键词： SPH   润滑仿真   减速器   计算流体力学   Box-Behnken设计法  

摘要： 电动车减速器的润滑系统中，搅油损失对传动效率和使用寿命具有显著影响，故开展减速器润滑系统搅油损失变化规律研究。本文基于光滑粒子流体动力学（SPH）方法，建立了减速器齿轮箱流体仿真模型，研究减速器不同布置角度、转速、润滑油黏度、油量对减速器搅油功率损失的影响规律。采用Box-Behnken响应面设计法优化设计对减速器搅油功率损失进行优化设计，最后得到低转速和高转速下最小搅油功率损失的油量、润滑油黏度配合参数。研究发现，搅油损失受多个关键参数影响，主要影响因素由高到低依次为转速、润滑油黏度和浸油深度。基于这些发现，提出了通过调整油液性质来减少搅油损失的方法。本研究结果对电动车减速器润滑系统的优化设计具有重要参考意义。