[发明专利]风电齿轮箱收缩盘计算方法

说明书

本发明提供一种风电齿轮箱收缩盘计算方法，其特征在于：以内环、外环、行星架、主轴为厚壁圆筒，在圆柱坐标系中，由厚壁圆筒理论的弹性分析，应用拉梅(Lame)公式中的位移分量公式求得收缩盘的内环、外环、行星架、主轴的内侧和外侧位移与两侧压力的关系；并得出收缩盘是按照满行程压紧还是按照满预紧力压紧；求得收缩盘的内环、外环、行星架、主轴的内侧和外侧的应力分量；再根据米泽斯屈服条件，可求得最终收缩盘的内环、外环、行星架、主轴的等效应力。本发明解决收缩盘计算问题，为新齿轮箱设计提供依据，给设计及维修风电齿轮箱收缩盘提供较为准确的强度分析及扭矩传递参数。

技术领域

本发明涉及一种风电齿轮箱收缩盘的计算方法。

背景技术

风电齿轮箱输入工况复杂，输入扭矩较大，输入主轴和行星架之间联接需要传递较大的转矩、承受较大的且具有冲击性的载荷，收缩盘联接是唯一可行的联接方式。风电齿轮箱收缩盘联接作为单机大容量风电机组机械动力传输系统中的重要部件，已成为制约风电技术发展瓶颈的关键技术之一，其强度及联接性能的计算具有重要的社会效益及经济效益。

现有技术是根据收缩盘实际尺寸三维建模，导入有限元软件中，并在有限元软件中设置接触形式为过盈联接进行仿真，实现收缩盘强度的计算。

但是有限元计算存在如下缺点：

1、收缩盘三维建模及有限元中前处理工作量较大。

2、收缩盘联接是从间隙配合到过盈配合的过程，有限元中模拟该过程很难实现收敛，且计算结果与实际使用结果不符。

也即，风电齿轮箱收缩盘联接过程是从间隙配合到过盈配合的过程，现有计算软件中，要么只能仿真该联接过程的运动，收缩盘应力不能准确计算，要么只能仿真过盈配合过程的应力，与收缩盘联接过程不符。收缩盘联接中包括圆柱过盈联接和圆锥过盈联接两种，对于圆锥过盈联接还没有系统的理论的研究方法，可参考的文献有限。

所以，现阶段风电齿轮箱收缩盘无准确计算方法，无法进行相关计算，而收缩盘作为齿轮箱非常重要的联接部件，对于新齿轮箱设计和齿轮箱售后维护有重要的影响。

发明内容

本发明提供一种风电齿轮箱收缩盘计算方法，其目的是解决现有技术的缺点，解决收缩盘计算问题，为新齿轮箱设计提供依据，给设计及维修风电齿轮箱收缩盘提供较为准确的强度分析及扭矩传递参数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种风电齿轮箱收缩盘计算方法，其特征在于：

第一：对收缩盘的内环可向里推进的行程A及所有螺栓加在内环上的预紧力F进行分析，螺栓的预紧力F与收缩盘的内环的行程A之间的关系式为：

F＝P₀πd_x(L+A)sin α+P₀πd_x(L+A)f (1)

式中：F为所有螺栓总的预紧力；P₀为外环与内环结合面处的压力；d_x为内环和外环结合面处直径的平均值；L为内环和外环初始结合面长度；A为内环向里推进行程；α为内环锥度；f为摩擦系数；

第二：对收缩盘的内环和外环进行分析，收缩盘的内环和外环是无扭矩的圆锥联接；其关系式为：

δ₀＝A tan α (2)

δ₀＝u_0a-u_oi (3)

式中：δ₀为内环压入行程A时产生的过盈量；A为内环向里推进行程；α为内环锥度；u_0a为外环的内表面产生径向位移；u_0i为内环外侧产生径向位移；