Lightweight design technology of planet carrier for wind turbine gearbox

A finite element model of one-arm planet carrier was built, and influence of structural parameters on strength and stiffness for one-arm planet carrier was analyzed. The stress and deformation of the round structure and the triangle structure for one-arm planet carrier were analyzed and compared. The finite element model of the same specifications arms planet carrier was established, and influence of the connecting slab thickness and input side plate thickness on strength and stiffness for arms planet carrier was analyzed. Strength, stiffness and mass for one-arm and arms planet carrier in the same specifications were analyzed and compared.

行星销轴支撑方式对行星齿轮传动齿向载荷分布影响分析

为降低行星架扭转变形对行星轮齿面接触应力分布的影响,分析了行星架对行星销轴不同支撑方式下行星轮齿向载荷分布系数的变化。通过齿轮设计专业软件KissSoft和三维软件进行精确建模,利用ANSYS有限元仿真软件计算了行星销轴两端过盈配合和一端过盈一端间隙配合两种支撑方式下行星轮齿面接触应力分布,对比了两种支撑方式下行星轮齿向载荷分布系数变化情况。研究表明,当采用一端间隙一端过盈配合的行星销轴支撑方式时,齿面接触应力分布较均匀,齿向载荷分布系数较小,该支撑方式能够有效降低行星架扭转变形对行星轮齿面接触应力分布的影响,提高行星减速器的工作寿命。

行星架锻件端面及销孔内亮斑原因分析

在大功率风电机组锻件中,42CrMo4行星架销孔端面及销孔精加工过程中出现了大量的亮斑,通过对行星架锻件本体亮斑及附近基体进行成分、硬度检测,结合锻后正火冒口余料、锻件本体正火+回火态试环及锻件本体调质试环的高、低倍检测,对亮斑的形成进行了全流程分析。研究结果显示,钢锭在凝固结晶过程中,由于冷却速度缓慢,导致了斑点偏析的产生。这些斑点区域与基体区域由于成分不同,因此在调质淬火处理时,二者的相对冷速也不同,以致二者硬度差值较大,车削过程中在硬度较高的斑点偏析区域形成亮斑。在分析的基础上,通过热处理实验证实,行星架性能检测不理想并非亮斑存在导致,且亮斑组织为预期理想组织。

提高行星架位置度的工艺研究

针对某型号行星架位置度超差问题,开展了提高行星架位置度的工艺研究。通过对行星架加工现状和加工工艺进行分析研究,确定了影响行星架位置度的主要因素。在现有工艺设备条件下,通过对精镗孔走刀路径进行改进、设计精车专用夹具,将行星架位置度合格率提高至100%,为企业生产解决了一项技术难题,并对同类产品的加工具有一定借鉴意义。

潜油螺杆泵减速器行星架的结构参数优化

行星架在传动系统中承担输出转矩,是采油系统重要零部件之一。使用ANSYS Workbench对一种潜油螺杆泵减速器行星架进行有限元分析,得到行星架整体变形和等效应力分布规律。通过灵敏度和响应面分析,研究行星架壁板厚度及内外径对最大整体变形、最大等效应力和质量的影响,以此为基础对行星架壁板结构参数进行多目标优化设计。实验结果证明:优化后最大整体变形减小6.91%,几何质量未增大。

行星架壳型成形工艺开发

介绍了行星架的负压壳型工艺:采用高密度EPS白模,表面涂覆多层无机浆料,层间撒砂,经低温烘干和中高温加热制成高强度、透气性好、内壁洁净、外形完整的“型壳”,通过抽负压紧实,在负压状态下浇注铸型,得到内部组织致密、外观光洁的行星架铸件。该工艺利用“型壳”优势,通过负压控制,显著提高金属液充型、凝固及补缩能力,且过程易于控制,满足铸件解剖着色探伤质量要求,稳定可靠,成品率高,绿色环保,综合效应显著。

轮边减速器行星架结构强度和疲劳寿命分析

利用有限元法,分析了某型工程车辆轮边减速器行星架的应力分布状况。引入"应力分类"的概念,对最大载荷下行星架应力场进行分析,采用"分析设计"准则进行了结构强度校核;利用专业疲劳分析软件nSoft,预测了行星架在存活率为50%和99%下的疲劳寿命,并确定了行星架的危险部位。计算结果表明该行星架强度和疲劳寿命满足设计要求。

基于载荷重构理论下采煤机截割部行星架疲劳寿命分析

为研究采煤机截割部行星架在实际工况下的疲劳寿命情况,通过截割实验得到单个截齿三向力载荷,构建截齿三向力载荷重构函数,采用SOR法对重构函数进行求解,依据滚筒结构参数推演出截割部行星架的负载扭矩。运用Ansys workbench瞬态动力学对采煤机行星架进行动力学分析,并将得到的负载扭矩以时间序列的形式施加在行星架上,并将结果文件导入ncode中进行截割部行星架寿命预测,仿真结果表明:输出轴与侧壁板连接处寿命较小,说明此处几何尺寸变化较大,且存在应力集中现象,应作适当的打磨处理。

基于SolidWorks的行星架有限元分析及优化设计

采用SolidWorks软件对行星架进行三维建模和有限元分析,并以行星架质量最轻为优化目标、以左右壁厚度、连接板与左右壁之间的圆角半径、连接板内径为设计变量、以强度和刚度为约束条件进行了优化设计,优化后的行星架质量减轻了25.95%,结构参数更加合理。

偏航变桨减速器单臂行星架结构分析及优化

偏航变桨减速箱一般采用多级行星传动,由于受轴向尺寸的限制,也为了加工、装配方便,多采用单臂行星架结构,但单臂行星架存在刚性较差、受力不好等缺点。利用CAE技术对偏航变桨减速箱单臂行星架进行了有限元分析,并进行了结构优化,以寻求质量轻、变形小的单臂行星架结构设计。

基于CFD的GTF发动机风扇驱动齿轮箱行星齿轮风阻损失分析

建立GTF(齿轮驱动风扇)发动机风扇驱动齿轮箱内部流体几何模型,采用RNGk-ε湍流模型和MRF模型进行数值模拟,研究风扇驱动齿轮箱人字齿行星齿轮齿面、端面和内孔特征面的风阻损失,并与Anderson齿轮风阻损失经验公式的计算结果进行对比,分析行星架腔体的直径和长度对湍流能、湍流黏度和人字齿行星齿轮各特征面风阻损失的影响。研究结果表明:行星齿轮风阻损失仿真结果与经验公式结果相差较小。风扇驱动齿轮箱人字齿行星齿轮具有较大的风阻损失,齿面风阻损失占总风阻损失的69.7%。减小行星架腔体直径和长度对行星架内部流体的湍流分布产生一定的影响,并随着行星架腔体直径和长度的减小,湍流较大的区域面积减小。减小风扇驱动齿轮箱行星架腔体长度和直径可抑制人字齿行星齿轮各特征面风阻。减小行星架腔体直径和长度可导致单个人字齿行星齿轮风阻损失分别降低276 W和165 W。

兆瓦级风电机组行星架设计及有限元分析

以某兆瓦级风电机组主齿轮箱为研究对象,设计了齿轮箱的行星传动机构.通过三维建模软件建立行星架的计算模型,利用有限元方法对行星架的应力、位移及疲劳寿命等进行分析计算,得到其最大位移及最大应力的大小和发生位置,最大位移发生在行星架右壁轴孔边缘处,最大应力发生在右壁与轴承结合处。对行星架疲劳寿命的分析表明其在额定载荷下可以承受无限多次循环而不破坏。结果为某兆瓦级风电机组行星架及齿轮传动的设计提供了理论依据。

高速逆流色谱仪行星架结构设计与拓扑优化

高速逆流色谱技术在解决生物医药领域活性成分分离纯化的瓶颈问题上具有无不可逆吸附、样品回收率高、耐受性好等独特优势,因此十分有必要提升现有小型高速逆流色谱仪的分离纯化效能,开发具有高效、快速、大容量制备能力的工业型高速逆流色谱仪。作者以大容量高速逆流色谱仪的行星架结构为研究对象,首先在3维软件中设计行星架结构,并以仿真软件HyperWorks为平台,建立有限元模型,根据行星架上主要负载的受力特点施加载荷及约束条件,进行了静力学分析及模态分析,发现其最大变形和最大等效应力都较小,1阶模态频率较高,可进一步优化结构。基于变密度法中的SIMP(solid isotropicmaterial with penalization)插值模型,利用折衷规划法建立了提高刚度并减小柔度的多目标函数的数学模型,对行星架进行结构拓扑优化,寻求材料更合理分布,并得到了优化结构。在优化结果的基础上重新设计了新行星架,再次进行动静力学性能仿真分析,确保行星架结构改进设计的合理性。研究表明:仿真分析结果验证了结构的安全可靠性,优化后的行星架的各项性能都能满足要求,并且质量降低了13.1%,得到了比原始结构更加优良的新结构。

提高行星架同轴度、圆跳动和平行度的应用研究

针对某型号行星架生产效率低以及同轴度、圆跳动和平行度超差的问题,对该行星架零件结构进行了分析,并对夹具进行了改进设计,制定了新的加工工艺。生产实践证明:夹具改进设计并采用新的加工工艺后,行星架的加工效率提高了25%,合格率提高到98%以上,为企业解决了一项技术难题,并提高了经济效益。

DGZ6盾构机行星架线性与非线性接触的变形

目的研究DGZ6盾构机减速器行星架在线性和非线性接触分析下的变形分布.方法采用ANSYS二次开发语言APDL编程,针对行星架周期对称性的特点,建立行星架三维实体参数化有限元模型,得出行星架线性和非线性接触分析下的变形分布,设定形变路径,拟合行星架两侧板沿路径的变形曲线.结果行星架两侧板周向变形与综合变形的相对误差较小,由中心到外缘,沿着路径方向,变形逐渐增大.输入端侧板的变形分别比输出端侧板大70%和56%,变形的最大值均出现在行星架两侧板的外缘处,且接触分析得出的主要变形值相比线性分析减小了34.6%.结论利用路径拟合出行星架两侧板沿给定路径上的变形曲线;对研究行星齿轮的啮合分析更具有参考意义,更加体现了接触分析的优越性.

2MW风力发电机关键零部件有限元分析

有限元就是用具有一定大小的单元对原来连续的物体力学模型进行离散。这些单元仅在为数不多的节点上相连接,然后将等效力代替实际作用于单元的外力并施加在节点上。为每个单元选择一个能够表示单元位移分布规律的形函数,根据弹性力学理论中的变分原理建立单元节点力和位移之间的方程。最后把这种所有的单元联立起来组成方程组(以节点位移为未知量),最后解这些方程组。对风力发电机的增速箱中行星架和输出齿轮轴进行了有限元分析,将建立的限元模型的部件进行静态强度分析,得出行星架、齿轮轴轴在载荷下的应力分布规律和位移分布规律。利用有限元动力学分析理论,对齿轮轴进行模态分析,确定各部件的固有频率、相应振型和承受动态载荷结构设计中的重要参数。在最后,通过有限元分析软件ANSYS的优化功能,对行星架进行拓扑优化,为行星架的进一步优化设计提供了依据。

薄煤层采煤机截割部行星架有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS对薄煤层采煤机截割部行星齿轮机构的行星架进行了强度校核,结果表明现有的行星架设计安全系数过大,适当减小安全系数可以增大薄煤层采煤机滚筒的装煤空间。分析得到的行星架的应力、位移分布情况可以为进一步设计薄煤层采煤机截割部行星架的结构和强度提供依据。

齿轮传动系统行星架模态仿真及其振动实验测试研究

齿轮传动系统行星架振动特性对保证整个系统的安全运行具有重要作用。针对四级减速系统的行星架展开了动力学分析。在建立模态叠加模型的基础上,对行星架模态进行了建模分析,以及加速度振动信号实验测定。研究结果得到:前六阶模态的固有频率及相对应振型看出行星架主要表现为局部结构的振动与扭转,随着模态阶数的增高振型越明显。行星架的前六阶固有频率介于(625～1339)Hz之间,行星架最低固有频率大于最高啮合频率,避免了齿轮箱在运行时与行星架之间共振现象的发生。加速度振动信号经MED分解后的前二阶IMF分量进行切片双谱的分析得到模态混叠现象减少,信号成分较简单,这说明通过实验验证该传动系统行星架设计是合理的。

风电增速机行星架铸造工艺的改进

风电增速机用球墨铸铁行星架内齿孔壁较厚,共晶凝固时间长,凝固膨胀压力大,易产生缩松缺陷。通过对铸件的充型和凝固过程进行数值模拟,对工艺进行了优化。生产实践表明,采用优化的工艺有效地防止了行星架的缩松缺陷,铸件工艺出品率提高15.13%。

2000MW级风电行星架大型铸钢件的铸造工艺优化设计

分析了2000MW级风电行星架大型铸钢件铸造生产过程中出现的缩孔缺陷的成因。提出了消除该类缺陷的几种主要工艺措施和方法:浇注位置的合理选择、浇注系统的优化设计、冒口系统的改进、冷铁的优化设置、浇注工艺的改进等措施。通过采用这些措施,有效地消除了铸件的缩孔缺陷。