龔文斌

摘要：本文主要分析風電機組行星傳動柔性齒圈變形的相關(guān)特征，重點介紹了風電機組行星傳動柔性齒圈變形的技術(shù)因素。從影響齒圈變形的因素出發(fā)，對風電機組行星傳動分析，可以減少彈性變形帶來的影響，并提高傳動齒圈的穩(wěn)定性。借助模型分析法對風電機組行星傳動柔性齒圈變形分析，可以實現(xiàn)對齒圈輪緣厚度的準確分析，并有效改變齒圈的柔性。

關(guān)鍵詞：風電機組;行星傳動;柔性;齒圈變形

1.負載力矩作用影響特征分析

據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，在大部分的風電機組行星傳動過程中，都會在不同的工況條件下造成齒圈變形的發(fā)生，并產(chǎn)生不同的彈性變形效果。對風電機組行星傳動柔性齒圈變形的特征分析，可以通過將齒段固定化的方法，以其質(zhì)心所處位置為出發(fā)點進行曲線串聯(lián)，從而成功得到齒圈的運動特點，進而得出在負載力矩作用下對柔性齒圈變形的影響特征分析。其具體內(nèi)容見圖1

1.1厚度因素

在風電機組行星傳動中齒圈的厚度是造成齒圈變形的重要因素，并且其變形形態(tài)可以歸結(jié)為：外凸變形和內(nèi)凹變形、大變形與小變形以及急速變形時段等三種。其中，在外凸變形與內(nèi)凹變形上主要是對行星架內(nèi)部轉(zhuǎn)角變形區(qū)域分析所探索出的齒圈變形狀態(tài)。在大變形與小變形上則是在上述位置，通過逆時針觀察的手段分析不同位置外凸變形的大小，其中多為大變形，少數(shù)為小變形。最后，對急速變形分析則是當行星輪嚙合到固定的支撐點位置時，齒圈發(fā)生急速變形，此時也會產(chǎn)生大齒根應力，對齒輪的運行產(chǎn)生不良影響。

1.2 對應關(guān)系

調(diào)查顯示，在對風電機組行星傳動分析過程中，還需要考慮到負載力矩轉(zhuǎn)給你扭簧扭轉(zhuǎn)力矩與齒圈變形的對應關(guān)系，從而尋找到合適的嚙合點。一般對風電機組行星傳動中行星輪的嚙合位置分析，是通常以支撐點出發(fā)，結(jié)合其中中間點和其他位置來分別分析齒圈變形特征。結(jié)合其厚度因素，經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)：當外凸變形與內(nèi)凹變形間隔存在時，會導致中間位置的嚙合區(qū)的扭簧扭轉(zhuǎn)力矩增加，齒圈變形明顯;而在支撐點位置的齒圈并未出現(xiàn)較大的變形，對應的扭簧扭轉(zhuǎn)力矩也較小。

2.齒圈支撐點數(shù)影響特征分析

齒圈支撐點數(shù)對風電機組行星傳動柔性齒圈的影響，主要是集中在當剛度與質(zhì)量穩(wěn)定的前提下，柔性內(nèi)齒圈與其基座之間彈性配合對應關(guān)系分析上。當齒圈支撐點數(shù)分別為6個、7個、8個、9個時，通過固定行星輪與齒圈嚙合位置，在不同的約束地點分析不同支撐點的齒圈變形圖，可以發(fā)現(xiàn)：隨著齒圈支撐點數(shù)的增加，行星輪的嚙合力作用就影響到齒圈的內(nèi)凹變形出現(xiàn)次數(shù)和大小，從而逐漸減少齒圈變形的存在。這也就證明了在風電機組行星傳動中柔性齒圈可以通過增加其行星輪不同齒圈的支撐點數(shù)量來保持齒圈的穩(wěn)定，減少變形的存在。

3.齒圈最大徑向影響特征分析

在齒圈最大徑向的影響特征分析中，主要是涉及到負載力矩作用以及齒圈支撐剛度作用等兩方面。其中，負載力矩從齒圈變形形態(tài)入手，分析外凸變形以及內(nèi)凹變形形態(tài)下，負載力矩與齒圈最大徑向的對應關(guān)系。而齒圈支撐剛度則是從徑向支撐剛度以及周向支撐剛度兩方面入手，分析其與齒圈最大徑向的對應關(guān)系。具體內(nèi)容如下：

3.1 負載力矩作用

在上文中已經(jīng)對負載力矩對齒圈變形影響特征展開分析。然而，在不同的負載力矩作用下也會同時影響到齒圈的最大徑向，從而導致齒圈變形。通過實驗對比，可以發(fā)現(xiàn)：在行星架固定轉(zhuǎn)角下，如果發(fā)生了行星輪與齒圈產(chǎn)生嚙合的效果，嚙合的齒圈越多，則發(fā)生徑向移動的概率越高。通過對于徑向移動時質(zhì)心的位置，可以最終得出關(guān)于輪齒的最大徑向變形值，從而判斷其發(fā)生了外凸變形還是內(nèi)凹變形，最終得出負載力矩與齒圈最大徑向的影響對應關(guān)系。當負載力矩數(shù)值不斷增加，齒圈最大徑向數(shù)值也會隨之增加，然而結(jié)合支撐點位置的齒圈位置不變，則是導致中間位置的齒圈外凸變形變大，最終對于相鄰位置的內(nèi)凹變形量產(chǎn)生影響。

3.2 齒圈支撐剛度作用

在齒圈支撐剛度作用下的徑向支撐剛度以及周向支撐剛度對應關(guān)系分析，主要是結(jié)合支撐點數(shù)目分析不同齒圈支撐剛度與最大徑向的對應關(guān)系。主要內(nèi)容見圖2

在上圖中，對于徑向支撐剛度與齒圈最大徑向的分析，是以支撐點徑向支撐剛度數(shù)值變化為基礎，分析不同變形形態(tài)下支撐剛度與齒圈最大徑向測量值的關(guān)系;而對周向支撐剛度與齒圈最大徑向的分析，則是以不同的齒圈輪齒位置為基礎來分析約束點位置上支撐剛度與齒圈最大徑向測量值的關(guān)系。

4.總結(jié)

綜上所述，通過對風電機組行星傳動柔性齒圈變形的相關(guān)特征分析，初步掌握了負載力矩、齒圈厚度以及齒圈最大徑向?qū)θ嵝札X圈變形的影響內(nèi)容以及特征，從而為減少齒圈變形、保持行星輪穩(wěn)定轉(zhuǎn)動等提供了重要技術(shù)突破方向，進而改善了風電機組行星傳動情況，優(yōu)化了齒輪轉(zhuǎn)動方式。

參考文獻：

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