[发明专利]风电齿轮箱收缩盘计算方法

摘要

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。

主权项

1.一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：P₀πd_x(L+A)sinα+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＝Atanα   (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；第三：分析主轴和行星架的受力及变形，收缩盘的内环和行星架的外圆是无扭矩的圆柱联接；内环内侧和行星架外侧结合面产生压力P₁；关系式为：式中：δ₁为收缩盘的内环无行程推入时，收缩盘的内环和行星架的外圆间隙；u_1a为收缩盘的内环向里推进，内环内侧产生位移；u_1i为收缩盘的内环向里推进，行星架外侧产生位移u_1i；第四：分析主轴的受力及变形，主轴与行星架联接有扭矩作用，通过结合面压力和摩擦，使主轴可以传递扭矩；行星架外侧和主轴内侧结合面产生压力P₂；关系式为：式中：δ₂为收缩盘的内环无行程推入时，主轴和行星架的间隙；u_2a为收缩盘的内环向里推进，行星架内侧产生径向位移；u_2i为收缩盘的内环向里推进，主轴外侧产生径向位移；第五：将上述各位移，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：式中：u为位移；r为半径；E为弹性常数；为泊松比；p₁为圆筒内侧压力；p₂为圆筒外侧压力；a为圆筒内半径，b为圆筒外半径；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；并结合上述第二、第三、第四中位移与初始间隙的协调关系，以及内环的行程A与螺栓的预紧力F之间的关系，得出外环内侧压力及内环外侧压力P₀、内环内侧压力及行星架外侧压力P₁、行星架内侧压力及主轴外侧压力P₂，并得出收缩盘是按照满行程压紧还是按照满预紧力压紧；第六：根据上述第五求得的压力，在圆柱坐标系中，应用拉梅(Lame)公式中的应力分量公式：式中，σ_r为径向应力，σ_θ为切向应力，τθ_r为切应力；r为半径；p₁为圆筒内侧压力；p₂为圆筒外侧压力；a为圆筒内半径，b为圆筒外半径，M为厚壁圆筒受到的扭转力矩。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；第七：再根据米泽斯屈服条件，求得最终收缩盘的内环、外环、行星架、主轴的等效应力，其中，米泽斯屈服条件形式为：式中，σ_eq为等效应力；第八：主轴与行星架之间可传递扭矩通过结合面压力和摩擦系数确定：式中，T为传递扭矩，f₂为行星架与主轴结合面处摩擦力；d₃为主轴与行星架结合面处直径值；L为内环和外环初始结合面长度；A为内环向里推进行程；P₂为行星架内侧压力及主轴外侧压力。