TBM减速器两级行星齿轮传动系统动力学特性研究

隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)减速器为TBM刀盘驱动系统重要部件。为了揭示TBM减速器两级行星齿轮传动系统的动力学特性,考虑TBM减速器两级行星齿轮传动系统的齿面摩擦、时变啮合刚度、齿侧间隙、传递误差等影响因素,运用集中参数法建立了TBM减速器两级行星齿轮传动系统的扭转动力学模型,求解分析了动力学特性。固有特性分析结果表明了行星轮系的3种振动模态形式:刚体模态、扭转振动模态、行星轮振动模态。动态响应分析得到各齿轮的振动位移及齿轮副间的动态啮合力。分析结果为该行星齿轮传动系统动态优化设计奠定了基础。

TBM面向节能的2K-H型行星轮系效率优化

针对TBM主切削系统施工过程中动力损耗严重的工程实况,以节能为设计目标,对其能量损失的核心部件(TBM行星减速器轮系)进行效率优化设计。应用自行建立的齿轮啮合效率损失计算式,结合反转法建立2K-H行星轮系效率损失模型,在此基础上得双级2K-H型TBM行星减速器轮系效率损失模型。以该轮系为设计实例,分析2K-H行星轮系设计过程中的限制及约束条件,建立其在满足配齿、重合度条件、齿厚条件、根切条件、干涉条件等约束条件下的效率最高、相对滑动最小目标函数下的数学模型,并对其齿数及变位系数进行两阶段优化。结果表明:TBM行星减速器在满足配齿及变位系数等约束条件下,通过两阶段优化,其效率损失相对减小11%~16%。能量节约总量相当可观。