[發明專利]一種風力發電機傳動齒輪的不均載系數校核工具

有效

• 申請號: 202110242911.5
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112989514B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 夏國鋒;賀兵;湯克平;燕友增
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉暢;馮炳輝

1.一種風力發電機傳動齒輪的不均載系數校核工具，其特征在于：該工具為基于Matlab開發的風機傳動齒輪的不均載系數校核工具，用于風力發電機齒輪研發設計制造與認證階段，該工具區分有二大模塊，分別為齒輪間不均載系數校核模塊和齒輪齒寬不均載系數校核模塊，其中：

所述齒輪間不均載系數校核模塊通過輸入齒輪數量、齒寬上應變片數量、齒輪轉速、采樣頻率、采樣時間及導入測量數據，根據實際需要在應變峰值、峰谷值、峰均值和峰谷均值四種不同取值數據中選定任一種取值數據，并根據需要在數據平均法、系數平均法、等效系數法和等效載荷法中選定任一種計算方法校核出齒輪不均載系數，并自動生成齒輪間不均載系數校核報告及齒寬方向的應變曲線；所述齒輪間不均載系數校核模塊的情況如下：

設定每個齒輪的數字代號為p，齒輪的總數量為s，其中，p＝1、2、3……s；每個齒輪齒寬上應變片的數字代號為i，應變片的總數量為m，其中，i＝1、2、3……m；每個應變片每次嚙合順序的數字代號為j，嚙合的總數量為n，其中，j＝1、2、3……n；

1)采用的數據平均法具體為：

首先計算每個齒輪全部應變點嚙合一次的應變

其中，為某個齒輪某個點某次嚙合的應變值；

通過每個齒輪嚙合一次的應變得出每個齒輪總嚙合次數的應變平均值

通過每個齒輪的應變平均值得出全部齒輪的應變平均值

根據每個齒輪的應變平均值及全部齒輪的應變平均值得出每個齒輪的載荷分配為K_pr：

根據所有齒輪的載荷分配進而得出齒輪間的不均載系數K_r為：

K_r＝max(K_1r,K_2r...K_sr)；

2)采用的系數平均法具體為：

首先計算每個齒輪嚙合一次的應變

其中，為某個齒輪某次嚙合某個點的應變值；

通過每個齒輪嚙合一次的應變得出全部齒輪嚙合一次的應變平均值

根據每個齒輪嚙合一次的應變及全部齒輪嚙合一次的應變平均值得出每個齒輪每嚙合一次的載荷分配為：

通過每個齒輪每嚙合一次齒輪的載荷分配得出每個齒輪總嚙合次數的載荷分配平均值K_pr為：

根據所有齒輪載荷分配平均值K_pr得出齒輪間的不均載系數K_r為：

K_r＝max(K_1r,K_2r...K_sr)；

3)采用的等效系數法具體為：

首先計算每個齒輪全部應變點嚙合一次的應變

其中，為某個齒輪某個點某次嚙合的應變值；

通過每個齒輪嚙合一次的應變得出全部齒輪嚙合一次的應變平均值

根據每個齒輪嚙合一次的應變及全部齒輪嚙合一次的應變平均值得出每個齒輪每嚙合一次的載荷分配為：

通過每個齒輪每嚙合一次的載荷分配得出每個齒輪總嚙合次數的載荷分配值K_pr為：

進而根據所有齒輪載荷分配值K_pr得出齒輪間的不均載系數K_r為：

K_r＝max(K_1r,K_2r...K_sr)；

4)采用的等效載荷法具體為：

首先計算每個齒輪每個應變片的等效應變ε_pi：

其中，為某個齒輪某個點某次嚙合的應變值；

通過每個齒輪每個應變片的等效應變ε_pi得出每個齒輪的等效應變ε_p為：

通過每個齒輪的等效應變ε_p得出全部齒輪等效應變的平均值

根據每個齒輪的等效應變ε_p及全部齒輪等效應變的平均值得出每個齒輪的載荷分配不均載系數K_pr為：

根據所有齒輪載荷分配平均值K_pr得出齒輪間的不均載系數K_r為：

K_r＝max(K_1r,K_2r...K_sr)；

所述齒輪齒寬不均載系數校核模塊通過輸入貼齒數量、齒寬上應變片數量、齒輪轉速、采樣頻率、采樣時間及導入測量數據，根據實際需要在應變峰值、峰谷值、峰均值和峰谷均值四種不同取值數據中選定任一種取值數據，并根據需要在數據平均法、系數平均法、等效系數法和等效載荷法中選定任一種計算方法校核出齒輪不均載系數值，并自動生成齒輪齒寬不均載系數校核報告及齒寬方向的應變曲線；所述齒輪齒寬不均載系數校核模塊包括齒輪的齒根載荷分配不均載系數K_Fβ的校核及齒輪的齒面接觸載荷不均載系數K_Ηβ的校核，情況如下：

設定每個貼片輪齒的數字代號為g，貼片輪齒的總數量為x，其中，g＝1、2、3……x；每個貼片輪齒上應變片的數字代號為t，應變片的總數量為y，其中，t＝1、2、3……y；每個應變片每次嚙合順序的數字代號為q，嚙合的總數量為z，其中，q＝1、2、3……z；

1)采用的數據平均法具體為：

首先計算全部輪齒相同位置上的應變點嚙合一次的應變

其中，為某個輪齒某個點某次嚙合的應變值；

通過應變點嚙合一次的應變得出在全部嚙合次數下應變平均值

通過每個應變點平均值得出全部應變點的平均值

根據各應變點平均值及全部應變點的平均值得出各應變點的載荷分配K_tFβ為：

通過載荷分配K_tFβ得出輪齒間齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ：

K_Fβ＝max(K_1Fβ,K_2Fβ...K_yFβ)

根據齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ得出齒面的接觸載荷不均載系數K_Hβ：

K_Hβ＝(K_Fβ)^(1/N)

其中N為轉換系數，N＝(b/h)²/[1+(b/h)+(b/h)²]

式中，b表示齒寬，h表示齒高；

2)采用的系數平均法具體為：

首先計算每個輪齒上嚙合一次的應變平均值為：

其中，為某個輪齒某個點某次嚙合的應變值；

通過嚙合的應變值與應變平均值得到輪齒上嚙合一次的載荷分配為：

通過輪齒上嚙合一次的載荷分配得到在全部嚙合次數下的載荷分配K_gtFβ為：

根據載荷分配K_gtFβ得出全部輪齒的平均載荷分配K_tFβ為：

通過載荷分配K_tFβ得出輪齒間齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ為：

K_Fβ＝max(K_1Fβ,K_2Fβ...K_yFβ)

根據齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ得出齒面的接觸載荷不均載系數K_Hβ為：

K_Hβ＝(K_Fβ)^(1/N)

其中N為轉換系數，N＝(b/h)²/[1+(b/h)+(b/h)²]

式中，b表示齒寬，h表示齒高；

3)采用的等效系數法具體為：

首先計算輪齒上嚙合一次的應變平均值

其中，為某個輪齒某個點某次嚙合的應變值；

通過嚙合的應變值與應變平均值得到輪齒上嚙合一次的載荷分配為：

根據輪齒上嚙合一次的載荷分配得到在全部嚙合次數下的等效載荷分配K_gtFβ：

通過載荷分配K_gtFβ得出全部輪齒的平均載荷分配K_tFβ為：

對所有載荷分配K_tFβ求最大值得出輪齒間齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ為：

K_Fβ＝max(K_1Fβ,K_2Fβ...K_yFβ)

根據齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ得出齒面的接觸載荷不均載系數K_Hβ為：

K_Hβ＝(K_Fβ)^(1/N)

其中N為轉換系數，N＝(b/h)²/[1+(b/h)+(b/h)²]

式中，b表示齒寬，h表示齒高；

4)采用的等效載荷法具體為：

首先計算出每個應變片在全部嚙合次數下的等效應變ε_gt為：

其中，為某個輪齒某個點某次嚙合的應變值；

通過每個應變片的等效應變ε_gt得出輪齒上等效應變平均值

通過應變片的等效應變ε_gt及輪齒上等效應變平均值得到載荷分配為：

根據載荷分配K_gtFβ得出全部輪齒的平均載荷分配K_tFβ為：

對所有載荷分配K_tFβ取最大值得出輪齒間齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ為：

K_Fβ＝max(K_1Fβ,K_2Fβ...K_yFβ)

進而通過齒根的彎曲載荷不均載系數K_Fβ得出齒面的接觸載荷不均載系數K_Hβ為：

K_Hβ＝(K_Fβ)^(1/N)

其中N為轉換系數，N＝(b/h)²/[1+(b/h)+(b/h)²]

式中，b表示齒寬，h表示齒高。