一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统和方法，包括分别与控制单元连接的模型构建单元、材料参数输入单元、轴参数输入单元、载荷系数输入单元、截面参数输入单元和安全系数计算单元；材料参数输入单元，用于输入试棒材料参数；轴参数输入单元，用于输入模型的轴参数；载荷系数输入单元，用于输入载荷相关的比例系数，载荷相关的比例系数包括扭矩均值比例系数、扭矩全幅值比例系数、循环次数比例系数；截面参数输入单元，用于输入模型的截面参数；安全系数计算单元，用于计算偏航齿轮箱输出轴的安全系数。出轴的安全系数。出轴的安全系数。

【技术实现步骤摘要】
一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统和方法


[0001]本专利技术涉及齿轮箱
，特别涉及一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统和方法。

技术介绍

[0002]偏航齿轮箱是风力发电机组的重要组成部分，结构主要包含输入组件、行星组件和输出组件。输出轴是输出组件的重要部件，承受多变载荷，累计循环次数通常超过106次，因此需要对偏航齿轮箱的输出轴进行疲劳校核，以确保偏航齿轮箱输出轴的可靠性。
[0003]图1所示为现有技术输出轴疲劳校核的模型，左端花键连接行星组件，输入扭矩；右端齿轮连接偏航轴承，输出扭矩；中间是一对不同大小的圆锥滚子轴承(上下轴承)进行背靠背支撑。
[0004]现有模型对输出轴进行疲劳校核时，采用的载荷文件是LDD载荷谱(如图2所示)，可得到输出轴扭矩和循环次数，直接通过扭矩计算出危险截面的拉/压应力、弯曲应力和扭转应力，再通过DIN 743相关标准校核得到输出轴危险截面的安全系数。一般直接将拉应力定义为脉动循环应力，弯曲应力和扭转应力定义为对称循环应力，应力情况考虑为DIN 743
‑
>1第2种应力情况，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统，包括控制单元，其特征在于，还包括分别与控制单元连接的模型构建单元、材料参数输入单元、轴参数输入单元、载荷系数输入单元、截面参数输入单元和安全系数计算单元；材料参数输入单元，用于输入试棒材料参数；轴参数输入单元，用于输入模型的轴参数；载荷系数输入单元，用于输入载荷相关的比例系数，载荷相关的比例系数包括扭矩均值比例系数、扭矩全幅值比例系数、循环次数比例系数；截面参数输入单元，用于输入模型的截面参数；安全系数计算单元，用于计算偏航齿轮箱输出轴的安全系数。2.如权利要求1所述的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统，其特征在于，所述试棒材料参数包括试棒直径、试棒材料类型、试棒材料的S
‑
N曲线、抗拉强度σ
b
、屈服强度σ
s
、拉/压交变疲劳强度σ
zdw
、弯曲交变疲劳强度σ
bw
、扭转交变疲劳强度τ
tw
。3.如权利要求1所述的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统，其特征在于，所述截面参数包括截面到输入端的长度、截面过渡小直径d、截面内孔直径d
i
、截面热处理直径d
eff
、截面过渡大直径D、截面过渡圆角r、截面粗糙度R
Z
。4.如权利要求1所述的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核系统，其特征在于，所述安全系数计算单元包括载荷修正模块、许用交变疲劳强度计算模块、等效应力振幅计算模块和安全系数计算模块，其中，载荷修正模块，用于将截面应力修正为相对应的对称循环应力，截面应力包括拉/压应力、弯曲应力、扭转应力；许用交变疲劳强度计算模块，用于根据对称循环应力计算对应的许用交变疲劳强度；等效应力振幅计算模块，用于计算截面应力对应的等效应力振幅；安全系数计算模块，用于根据等效应力振幅和许用交变疲劳强度计算安全系数。5.基于权利要求1
‑
4任一所述系统的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：建立输出轴疲劳校核模型，输入试棒材料参数以及模型的轴参数；S2：以输出轴疲劳校核模型的输入端为原点，指向模型的输出端，建立单向坐标系，建立截面应力的表达式；S3：读取马尔科夫矩阵，获取截面应力的载荷；S4：定义截面参数，并对S3中的载荷进行修正,得到截面应力的对称循环应力；S5：计算截面应力的许用交变疲劳强度；S6：根据S4中的对称循环应力和S5中的许用交变疲劳强度计算对应的等效应力振幅和截面安全系数。6.如权利要求5所述的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核方法，其特征在于，所述S2中，截面应力包括拉/压应力、弯曲应力和扭转应力，则截面应力的表达式分别为：σ
zd
＝|σ
zd
(T,X,d,di)|，σ
b
＝σ
b
(T,X,d,di)，τ
t
＝τ
t
(T,X,d,di)；σ
zd
表示拉/压应力，σ
b
表示弯曲应力，τ
t
表示扭转应力，T表示扭矩，X表示截面坐标值，d表示截面直径，d
i
表示截面内孔直径。7.如权利要求5所述的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核方法，其特征在于，所述S3中，获取截面应力的载荷的具体过程为：S3
‑
1：定义集合A、集合B、集合C；
S3
‑
2：将集合A中首个元素赋值为0，读取马尔科夫矩阵第一行中的每一个扭矩全幅值Tq，依次添加到集合A中；S3
‑
3：再读取马尔科夫矩阵的第二行数据，依次添加到集合B中，首个元素为扭矩均值Tm，其余为循环次数N，此时集合A和集合B相同元素位置中，循环次数与扭矩全幅值是一一对应的；S3
‑
4：在集合B中，从第二个元素开始依次判断，如果N不为0，则取出循环次数N、集合A中循环次数N对应的扭矩全幅值Tq以及集合B中的扭矩均值Tm，并计算Tmax、Tmin，从而形成载荷，再将载荷添加到集合C中，其中Tmax＝(Tm+Tq)/2，Tmin＝(Tm
‑
Tq)/2；直到所有元素判断完成后，清空集合B；S3
‑
5：再依次读取马尔科夫矩阵的每行数据，重复S3
‑
3和S3
‑
4从而分别得到对应的载荷，最终载荷全部提取在集合C中，每个载荷包含扭矩最大值Tmax、扭矩最小值Tmin、循环次数N。8.如权利要求5所述的一种偏航齿轮箱输出轴疲劳校核方法，其特征在于，所述S4中，具体包括：S4
‑
1：选择坐标系上任意位置的截面，并定义尺寸影响系数K1：当热处理时的截面直径deff≤16mm，K1＝1；当16mm＜deff≤300mm，K1＝1
‑
0.26*lg(deff/dB)，dB表示试棒直径；当300mm＜deff≤500mm，K1＝0.67；S4
‑
2：修正拉/压应力：拉/压应力最大值σ
zd
max＝max(|σ
zd
(Tmax,X,d,d
i
)|,|σ
zd
(Tmin,X,d,d
i
)|)，拉/压应力最小值σ
zd
min＝min(|σ
zd
(Tmax,X,d,d...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可，缪华平，邓创，张晓凯，袁吉，宋进宇，
申请(专利权)人：重庆齿轮箱有限责任公司，
类型：发明
国别省市：