一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法及系统。所述方法包括：以螺旋角的级数作为因素，以每级的螺旋角对应的螺旋角值作为水平建立正交试验，得到多个正交试验方案；将所有正交试验方案输入齿轮箱多体动力学方程得到每个正交试验方案的整体振动健康状态；根据所有正交试验方案的整体振动健康状态得到各因素在各水平下的振动健康状态；根据各因素在各水平下的振动健康状态得到各因素对应的优选水平集合；根据各因素对应的优选水平集合得到多个待选方案；将各待选方案输入齿轮箱多体动力学方程得到每个待选方案的整体振动健康状态；确定最大的振动健康状态对应的待选方案为最终的螺旋角方案。本发明专利技术得到的风电机组齿轮箱实现了减振的效果。齿轮箱实现了减振的效果。齿轮箱实现了减振的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法及系统。

技术介绍

[0002]现有主要的齿轮箱减振方法是轮齿修形，但齿轮修形依靠较高的制造精度，实践起来较困难，难以保证高精度要求，且制造成本高。风电机组齿轮箱采用的齿轮类型主要有直齿轮及斜齿轮，在同等受力的情况下，斜齿轮相对于直齿轮和人字齿轮的承载能力更强，一对平行轴斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是逐渐进入、逐渐脱离啮合的，斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加又逐渐缩短，直至脱离接触，其啮合过程长，啮合的齿轮对数也比直齿轮多，重合度大。人字齿轮虽具有斜齿轮的优点，也克服了斜齿轮会产生较大的轴向力这一缺点，但其加工制造困难造价高，承载能力稍差，所以目前主流的三点式支撑风电机组齿轮箱均采用斜齿轮。
[0003]虽然大螺旋角下的齿轮重合度高，法向振动载荷小，传动平稳，但轴向载荷显著增加会引起轴承疲劳破坏，因此，合适的螺旋角对齿轮箱减振有重要的实际意义，但目前齿轮箱减振方法的研究并没有采用多级螺旋角优化的方法，螺旋角通常采用经验值，没有相关的基于减振目标的多级螺旋角设计方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法及系统，得到的风电机组齿轮箱实现了减振的效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法，包括：
[0007]以螺旋角的级数作为因素，以每级的螺旋角对应的螺旋角值作为水平建立正交试验，得到多个正交试验方案；
[0008]将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的整体振动健康状态；
[0009]根据所有所述正交试验方案的整体振动健康状态得到各因素在各水平下的振动健康状态；
[0010]根据各因素在各水平下的所述振动健康状态得到各因素对应的优选水平集合；
[0011]根据各因素对应的优选水平集合得到多个待选方案，一个所述待选方案包括所有因素且一个所述待选方案中的任意一个因素的水平为所述因素对应的优选水平集合中的一个水平；
[0012]将各所述待选方案分别输入所述齿轮箱多体动力学方程得到每个所述待选方案的整体振动健康状态；
[0013]确定最大的振动健康状态对应的待选方案为最终的螺旋角方案。
[0014]可选的，所述将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的整体振动健康状态，具体包括：
[0015]将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的振动参数健康值；所述振动参数健康值包括振动位移健康状态值、振动速度健康状态值和振动加速度健康状态值；
[0016]根据每个所述正交试验方案的振动参数健康值得到对应的所述正交试验方案的整体振动健康状态。
[0017]可选的，所述将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的振动参数健康值，具体包括：
[0018]对于任意一个正交试验方案，将所述正交试验方案输入齿轮箱多体动力学方程得到所述方案对应的振动位移峰峰值、振动速度有效值和振动加速度峰值；
[0019]根据振动位移峰峰值得到振动位移健康状态值；
[0020]根据振动速度有效值得到振动速度健康状态值；
[0021]根据振动加速度峰值得到振动加速度健康状态值。
[0022]可选的，所述根据各因素在各水平下的所述振动健康状态得到各因素对应的优选水平集合，具体包括：
[0023]对于任意一个因素，根据所述因素在各水平下的所述振动健康状态绘制水平
‑
健康状态曲线图；
[0024]根据所述水平
‑
健康状态曲线图和设定阈值确定所述因素对应的优选水平集合。
[0025]可选的，所述根据每个所述正交试验方案的振动参数健康值得到对应的所述正交试验方案的整体振动健康状态，具体包括：
[0026]对于任意一个正交试验方案，根据所述正交实验方案的振动位移得到齿轮箱的低速输入轴轴向振动位移健康值；
[0027]根据所述正交实验方案的振动速度得到所述齿轮箱的低速输入轴X方向振动速度健康值和低速输入轴Y方向振动速度健康值；
[0028]根据所述正交试验方案的振动加速度得到所述齿轮箱的高速输出轴X方向振动加速度健康值和高速输出轴Y方向振动加速度健康值；
[0029]根据所述低速输入轴轴向振动位移健康值、所述低速输入轴X方向振动速度健康值、所述低速输入轴Y方向振动速度健康值、所述高速输出轴X方向振动加速度健康值和所述高速输出轴Y方向振动加速度健康值得到所述正交试验方案的整体振动健康状态。
[0030]一种风电机组齿轮箱螺旋角优化系统，包括：
[0031]正交试验建立模块，用于以螺旋角的级数作为因素，以每级的螺旋角对应的螺旋角值作为水平建立正交试验，得到多个正交试验方案；
[0032]方案健康状态确定模块，用于将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的整体振动健康状态；
[0033]因素健康状态确定模块，用于根据所有所述正交试验方案的整体振动健康状态得到各因素在各水平下的振动健康状态；
[0034]优选水平集合确定模块，用于根据各因素在各水平下的所述振动健康状态得到各因素对应的优选水平集合；
[0035]待选方案确定模块，用于根据各因素对应的优选水平集合得到多个待选方案，一个所述待选方案包括所有因素且一个所述待选方案中的任意一个因素的水平为所述因素对应的优选水平集合中的一个水平；
[0036]待选方案健康状态确定模块，用于将各所述待选方案分别输入所述齿轮箱多体动力学方程得到每个所述待选方案的整体振动健康状态；
[0037]螺旋角方案确定模块，用于确定最大的振动健康状态对应的待选方案为最终的螺旋角方案。
[0038]可选的，所述方案健康状态确定模块，具体包括：
[0039]振动参数确定单元，用于将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的振动参数健康值；所述振动参数健康值包括振动位移健康状态值、振动速度健康状态值和振动加速度健康状态值；
[0040]方案健康状态确定单元，用于根据每个所述正交试验方案的振动参数健康值得到对应的所述正交试验方案的整体振动健康状态。
[0041]可选的，所述振动参数确定单元，具体包括：
[0042]输入子单元；对于任意一个正交试验方案，将所述正交试验方案输入齿轮箱多体动力学方程得到所述方案对应的振动位移峰峰值、振动速度有效值和振动加速度峰值；
[0043]振动位移确定子单元，用于根据振动位移峰峰值得到振动位移健康状态值；
[0044]振动速度确定子单元，用于根据振动速度有效值得到振动速度健康状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法，其特征在于，包括：以螺旋角的级数作为因素，以每级的螺旋角对应的螺旋角值作为水平建立正交试验，得到多个正交试验方案；将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的整体振动健康状态；根据所有所述正交试验方案的整体振动健康状态得到各因素在各水平下的振动健康状态；根据各因素在各水平下的所述振动健康状态得到各因素对应的优选水平集合；根据各因素对应的优选水平集合得到多个待选方案，一个所述待选方案包括所有因素且一个所述待选方案中的任意一个因素的水平为所述因素对应的优选水平集合中的一个水平；将各所述待选方案分别输入所述齿轮箱多体动力学方程得到每个所述待选方案的整体振动健康状态；确定最大的振动健康状态对应的待选方案为最终的螺旋角方案。2.根据权利要求1所述的一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法，其特征在于，所述将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的整体振动健康状态，具体包括：将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的振动参数健康值；所述振动参数健康值包括振动位移健康状态值、振动速度健康状态值和振动加速度健康状态值；根据每个所述正交试验方案的振动参数健康值得到对应的所述正交试验方案的整体振动健康状态。3.根据权利要求2所述的一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法，其特征在于，所述将所有所述正交试验方案分别输入齿轮箱多体动力学方程得到每个所述正交试验方案的振动参数健康值，具体包括：对于任意一个正交试验方案，将所述正交试验方案输入齿轮箱多体动力学方程得到所述方案对应的振动位移峰峰值、振动速度有效值和振动加速度峰值；根据振动位移峰峰值得到振动位移健康状态值；根据振动速度有效值得到振动速度健康状态值；根据振动加速度峰值得到振动加速度健康状态值。4.根据权利要求1所述的一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法，其特征在于，所述根据各因素在各水平下的所述振动健康状态得到各因素对应的优选水平集合，具体包括：对于任意一个因素，根据所述因素在各水平下的所述振动健康状态绘制水平
‑
健康状态曲线图；根据所述水平
‑
健康状态曲线图和设定阈值确定所述因素对应的优选水平集合。5.根据权利要求2所述的一种风电机组齿轮箱螺旋角优化方法，其特征在于，所述根据每个所述正交试验方案的振动参数健康值得到对应的所述正交试验方案的整体振动健康状态，具体包括：对于任意一个正交试验方案，根据所述正交实验方案的振动位移得到齿轮箱的低速输
入轴轴向振动位移健康值；根据所述正交实验方案的振动速度得到所述齿轮箱的低速输入轴X方向振动速度健康值和低速输入轴Y方向振动速度健康值；根据所述正交试验方案的振动加速度得到所述齿轮箱的高速输出轴X方向振动加速度健康值和高速输出轴Y方向振动加速度健康值；根据所述低速输入轴轴向振动位移健康值、所述低速输入轴X方向振动速度健康值、所述低速输入轴Y方向振动速度健康值、所述高速输出轴X方向振动加速度健康值和所述高速输出轴Y方向振动加速度健康值得到所述正交试验方案的整体振动健康状态。6.一种风电机组齿轮箱螺旋角优化系统，其特征在于，包括：正交试验建立模块，用于以螺旋角的级数作为因素，以每级...

【专利技术属性】
技术研发人员：田德，胡玥，陶立壮，邓英，唐世泽，吴晓璇，李贝，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：