含有偏心故障的双齿圈人字行星齿轮传动系统均载特性研究

为研究偏心故障对双齿圈人字行星传动系统动态接触力均载特性的影响规律,基于SolidWorks和ADAMS构建系统相应的虚拟样机模型,对无故障系统和太阳轮存在不同程度偏心故障的系统进行仿真分析,以均载系数为主要评价指标,分析系统不同状态下的均载特性。通过仿真分析,提出一种在系统中添加柔性支撑的方法,改善偏心故障造成的系统不均载问题。结果表明,无故障状态下,系统内外啮合副接触力时域曲线均呈周期性变化。随着偏心程度增加,均载系数呈增大趋势。系统存在偏心断齿故障时,接触力时域曲线出现明显的故障特征,内、外啮合副的均载系数较无故障时的值分别增加12.1%和14%。存在偏心点蚀故障时,各啮合副接触力呈正弦波变化,故障特征比偏心断齿故障更具有规律性,内外啮合副的均载系数均增加了5.6%。添加柔性支撑后,系统接触力的分布更加均匀,很大程度上解决了系统偏心故障问题并改善了系统的均载特性。研究结果可为改善系统动力学特性、故障诊断研究和系统动态设计提供依据,具有一定的工程实践意义。

基于ADAMS的双齿圈人字行星齿轮传动系统动力学仿真与故障特征分析

为研究双齿圈人字行星齿轮传动系统的动力学特性和故障机理,探明系统故障、元件支撑刚度与接触力的关联规律,使用SolidWorks建立双齿圈人字行星齿轮系统三维模型。基于ADAMS虚拟样机和赫兹接触理论,考虑摩擦系数,构建系统虚拟样机模型,研究人字行星齿轮传动系统运动学规律、健康或故障两种状态下的接触力频谱特性和考虑构件支撑刚度时的接触力变化规律。在接触力分析的基础上计算系统均载系数,分析系统的均载特性。结果表明:系统在运行过程中,行星轮存在较高的齿频振动,当发生断齿故障时,系统故障特征明显,均载系数呈倍数增大;构件支撑刚度对系统接触力和均载特性均有较大影响,考虑构件支撑刚度时系统的载荷分布更为均匀,很大程度上提高了系统的均载性能。研究结果对于故障诊断、改善系统动力学特性和实现系统的动态设计具有参考价值。

含有点蚀故障的人字行星齿轮传动系统动态分析

为研究点蚀故障对双齿圈人字行星传动系统接触力特征和均载特性的影响规律,基于SolidWorks、KISSsoft以及ADAMS建立了太阳轮健康和存在不同形式点蚀故障时的系统虚拟样机模型。采用GSTIFF积分法动力学求解器对系统接触行为的数值解进行了求解,在此基础上研究了系统接触力时域和频域特征,根据得到的齿轮接触力对系统均载特性进行了分析。结果表明:系统无故障时,齿轮接触力较为平稳呈周期性变化,具有一定的时变特征;系统均载性能良好,基频与系统理论啮合频率一致,频域图中存在谐波频率,频率两侧有明显的边频带;存在点蚀故障时,接触力时域图中出现了周期性峰值,随着点蚀数量和点蚀深度的增加,接触力峰值和均载系数均增大,均载性能变差,基频和谐波频率两侧的边频带越来越密集;圆形点蚀对系统均载性能的影响比矩形点蚀大,点蚀数量的增加对系统均载性能的影响大于点蚀深度增大对系统均载性能的影响。结果为齿轮动力学和故障诊断研究提供了依据。

考虑安装误差的双齿圈人字齿行星齿轮箱振动特性分析

构建某型双齿圈人字齿行星齿轮箱三维实体模型,基于有限元软件建立含有柔性输出轴的刚柔耦合虚拟样机,并分析了不同位置、不同安装误差的齿轮箱振动特性。结果表明,输出轴的安装误差对齿轮箱振动特性影响明显,影响程度随安装误差的增大而增大。研究结果对双齿圈人字齿行星齿轮箱仿真及试验具有一定参考价值。

行星齿轮传动柔性齿圈齿根动应力计算及光纤光栅检测方法

为有效提取行星齿轮传动系统柔性齿圈齿根动应力,综合考虑系统动力学特性,提出了一种内齿圈动应力的计算方法。在计算中,计入行星齿轮传动系统各部件的耦合关系,建立了行星齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型,提取系统动载荷时域历程。采用有限元方法建立齿圈结构动力学分析模型,将内齿圈各轮齿啮合区划分出n条接触线,并用轮齿承载接触分析(LTCA)方法确定齿间载荷分配关系。运用模态叠加法对内齿圈动力学方程解耦,采用Newmark-β法逐次积分,计算了不同载荷下内齿圈齿根动应力。与Kahraman等仿真算法以及实验结果对比,结果表明:齿根应变在一个啮合周期中,经历了单齿受压、双齿拉压以及单齿受拉3个波动过程,与光纤光栅检测结果一致,并且在不同负载下,测量误差均小于10%;行星轮与内齿圈啮合至支撑位附近时,在支撑位置两侧形成反向对称变形趋势,应力呈现出对称分布,行星轮啮合位置远离内齿圈支撑位时,啮合位置应力明显增大,齿槽结构对齿圈齿根应力影响显著。

行星齿轮教学实验平台的设计和应用

行星齿轮传动系统由于自身传递特性优点,广泛用于各种大型旋转设备领域,尤其是航空航天、船舶、风力发电等设备,但其运行条件复杂,因此一旦发生故障将会产生严重的后果。快速准确对行星齿轮平台不同位置故障进行诊断,是一个重要的研究方向。因此本文结合科研项目及研究生课程"机械振动""转子动力学"的内容,设计了一种行星齿轮教学实验平台,可用于行星齿轮不同位置故障诊断研究工作和研究生教学工作。通过对实验平台的行星轮、太阳轮、内齿圈故障及无故障情况下的振动信号进行时域和频域的对比分析,得到了比较理想的结果,从而验证了设备能很好地用于科研及教学工作。

行星齿轮箱内外齿圈齿面剥落缺陷分析及改进

某电厂立式双浮动行星齿轮箱上下齿圈外齿与止动环内齿啮合齿面磨损剥落严重,通过对该立式双浮动行星齿轮的结构分析、受力分析、材料分析等确定啮合齿面的失效的原因主要是微动磨损造成的。经过对该立式行星齿轮箱进行结构改进,事实证明改进后的立式双浮动行星齿轮箱能够有效预防由微动磨损引起的损伤。