當(dāng)最大殘余力在10_3以下，則說明系統(tǒng)達(dá)到靜平衡。對(duì)平衡后的模型進(jìn)行時(shí)間積分，分別計(jì)算0.9Tin和1.1Tin兩種扭矩下輪轂的扭轉(zhuǎn)角a ini和a in2，通過下式計(jì)算出齒輪箱切入工況時(shí)的扭轉(zhuǎn)剛度Kgin為:
[0048]Kgin = (1.1Tin-0.9Tin) / ( a in2_ a ini)；
[0049]依據(jù)同樣的方法，可以求出齒輪箱切出工況時(shí)的扭轉(zhuǎn)剛度Kgout為:
[0050]Kgout = (1.1Tout-0.9Tout)/( a out2_a outl)
[0051]因此，齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的范圍區(qū)間為[Kgin，Kgout]。
[0052]S2:建立風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，求解風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)剛度。
[0053]在具體應(yīng)用實(shí)例中，具體流程為:
[0054]S201:建立風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，可以為如圖3所示的風(fēng)機(jī)整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。該風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型為包括風(fēng)機(jī)葉片、輪轂、主軸、主軸承、齒輪箱、彈性支撐、聯(lián)軸器和發(fā)電機(jī)等所有傳動(dòng)系統(tǒng)部件的高精度多體動(dòng)力學(xué)模型。
[0055]S202:對(duì)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡分析。
[0056]將風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子固接，消除之前的旋轉(zhuǎn)自由度；同時(shí)，失效兩個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承。為了消除齒輪初始嚙合角的影響，在輪轂中心分別施加Tl和T2的扭矩，兩次對(duì)模型進(jìn)行靜平衡分析，當(dāng)最大殘余力在10_3以下，則說明系統(tǒng)達(dá)到靜平衡。
[0057]S203:對(duì)平衡后的模型進(jìn)行時(shí)間積分，分別計(jì)算兩種扭矩下輪轂的扭轉(zhuǎn)角α I和α 2，通過下式計(jì)算出輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度Kr為:
[0058]Kr = (Τ2-Τ1)/(α 2_α I)；
[0059]S3:建立簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，反推計(jì)算以確定齒輪箱的扭轉(zhuǎn)剛度。
[0060]在步驟S2中建立的風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)分析模型基礎(chǔ)上針對(duì)齒輪箱進(jìn)行簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化到和BLADED模型中一致的齒輪箱模型。即:簡(jiǎn)化的風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈力學(xué)模型中的齒輪箱只有輸入軸和輸出軸，用一種含扭轉(zhuǎn)剛度、傳動(dòng)比等的力元描述輸入軸和輸出軸的作用力關(guān)系，力元中齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度值從第一步計(jì)算得到的范圍區(qū)間值內(nèi)選取，其他與詳細(xì)模型一致。
[0061]在具體應(yīng)用實(shí)例中，如圖4所示，簡(jiǎn)化的風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈力學(xué)模型中齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的取值通過對(duì)分法進(jìn)行，具體流程如下:
[0062]S301:設(shè)齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的初始搜索范圍區(qū)間為[Kgin，Kgout]，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度Kr，齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度為Kg，求解過程中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度為Kc ;
[0063]S302:計(jì)算[Kgin，Kgout]的中點(diǎn) Kgc = (Kgin+Kgout)/2 ；
[0064]S303:若 Kc < Kr，則 Kgin = Kgc，轉(zhuǎn) S304 ;若 Kc = Kr，則 Kg = Kgc，轉(zhuǎn) S305 ;若Kc > Kr,則 Kgout = Kgc，轉(zhuǎn) S304 ；
[0065]S304:若 Kgin-Kgout < ε，貝丨J Kg = (Kgin+Kgout)/2，轉(zhuǎn) S305，否則轉(zhuǎn) S302 ；
[0066]S305:輸出齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度Kg，結(jié)束計(jì)算。
[0067]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其特征在于，步驟為: S1:建立齒輪箱動(dòng)力學(xué)模型，求解齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的范圍區(qū)間； S2:建立風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，求解風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)剛度； S3:建立簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，反推計(jì)算以確定齒輪箱的扭轉(zhuǎn)剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其特征在于，所述步驟SI的具體流程為: 5101:建立齒輪箱動(dòng)力學(xué)模型； 5102:對(duì)齒輪箱動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡分析，以求出從輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度； 5103:求解齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的范圍區(qū)間:根據(jù)風(fēng)機(jī)的扭矩轉(zhuǎn)速特性曲線分別計(jì)算出齒輪箱在切入和切出工況時(shí)分別對(duì)應(yīng)的輸入Tin和Tout ;當(dāng)計(jì)算齒輪箱在切入工況時(shí)的扭轉(zhuǎn)剛度，在齒輪箱輸入端及行星架上風(fēng)向端分別施加0.9Tin和1.1Tin的扭矩，兩次對(duì)模型進(jìn)行靜平衡分析，當(dāng)最大殘余力在10_3以下，則說明系統(tǒng)達(dá)到靜平衡；對(duì)平衡后的模型進(jìn)行時(shí)間積分，分別計(jì)算0.9Tin和1.1Tin兩種扭矩下輪轂的扭轉(zhuǎn)角a ini和a in2，通過下式計(jì)算出齒輪箱切入工況時(shí)的扭轉(zhuǎn)剛度Kgin為:Kgin = (1.1Tin-0.9Tin)/( a in2_ a ini)； 求出齒輪箱切出工況時(shí)的扭轉(zhuǎn)剛度Kgout為:Kgout = (1.1Tout-0.9Tout)/( a out2_ a outl) 所述齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的范圍區(qū)間為[Kgin，Kgout]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其特征在于，所述步驟SlOl中利用齒輪箱的所有齒輪相關(guān)參數(shù)、軸系參數(shù)及零部件的三維模型，建立與齒輪箱樣機(jī)功能相當(dāng)?shù)奶摂M樣機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其特征在于，所述步驟S102中將齒輪箱動(dòng)力學(xué)模型中的高速級(jí)輸出軸與大地固接，同時(shí)失效三個(gè)高速級(jí)輸出軸軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其特征在于，所述步驟S2的具體流程為: 5201:建立風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，所述風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型為包括風(fēng)機(jī)葉片、輪轂、主軸、主軸承、齒輪箱、彈性支撐、聯(lián)軸器和發(fā)電機(jī)在內(nèi)所有傳動(dòng)系統(tǒng)部件的高精度多體動(dòng)力學(xué)模型； 5202:對(duì)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡分析；將風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子固接，同時(shí)失效兩個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承；在輪轂中心分別施加Tl和T2的扭矩，兩次對(duì)模型進(jìn)行靜平衡分析，當(dāng)最大殘余力在10_3以下，則說明系統(tǒng)達(dá)到靜平衡； 5203:對(duì)平衡后的模型進(jìn)行時(shí)間積分，分別計(jì)算兩種扭矩下輪轂的扭轉(zhuǎn)角α?和α2，通過下式計(jì)算出輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度Kr為:Kr = (Τ2-Τ1)/(α 2_α I)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其特征在于，所述步驟S3的具體流程為: S301:設(shè)齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的初始搜索范圍區(qū)間為[Kgin，Kgout]，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度Kr，齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度為Kg，求解過程中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的扭轉(zhuǎn)剛度為Kc ; 5302:計(jì)算[Kgin，Kgout]的中點(diǎn) Kgc = (Kgin+Kgout)/2 ；5303:若 Kc < Kr,則 Kgin = Kgc，轉(zhuǎn) S304 ;若 Kc = Kr,則 Kg = Kgc，轉(zhuǎn) S305 ;若 Kc >Kr，則 Kgout = Kgc，轉(zhuǎn) S304 ； 5304:若 Kgin-Kgout < ε，則 Kg = (Kgin+Kgout)/2，轉(zhuǎn) S305，否則轉(zhuǎn) S302 ； 5305:輸出齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度Kg，結(jié)束計(jì)算。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的確定方法，其步驟為：S1：建立齒輪箱動(dòng)力學(xué)模型，求解齒輪箱扭轉(zhuǎn)剛度的范圍區(qū)間；S2：建立風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，求解風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)剛度；S3：建立簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型，反推計(jì)算以確定齒輪箱的扭轉(zhuǎn)剛度。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、易操作、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104657544
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510041092
【發(fā)明人】趙萍, 楊軍, 肖加余, 李曉光, 曾竟成, 王靛, 彭超義, 楊柳, 劉超, 王永勝, 盛科, 楊佳元, 巫發(fā)明
【申請(qǐng)人】南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日