【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，具体涉及一种考虑过盈装配的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法。
技术介绍
1、为满足大功率超紧凑半直驱海上风电机组的传动链的结构紧凑性的设计要求，采用柔性销轴式风电齿轮箱作为传递风轮功率到发电机的关键部件。柔性销轴技术因具有良好的均载特性和高功率密度，能有效降低半直驱结构无主轴设计带来的非扭载荷对齿轮箱传动系统的负面影响，且能够显著提升传动链功率密度，实现传动链结构的轻量化和紧凑性设计。
2、但是在现有技术中，柔性销轴结构在满足均载性能的同时会牺牲销轴部分支撑刚度，在大扭矩功率载荷时销轴会发生过度变形，导致齿轮啮合位置无法预测且啮合性能显著下降，造成传动系统的剧烈振动，影响齿轮箱的动态服役性能。此外，在制造装配工艺上，柔性销轴的复杂结构难实现一体化成型，柔性销轴结构件之间过盈联接会增加误差出现的不确定性，影响齿轮箱传动系统的动态特性。同时，海上强风强浪的载荷环境增加了载荷波动和随机性，导致大功率超紧凑半直驱风电机组的故障率增加，根据风电机组各系统故障情况及停机时间统计，齿轮箱系统的故障率约为12％，停机时间占比高达21.8％，大大减少了风电机组的有效发电量。
3、因此，需要在考虑装配误差及载荷工况的综合影响下，开展半直驱风电机组齿轮箱动态特性研究及优化设计。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种考虑过盈装配的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，以改善复杂外部载荷、装配制造误差和零部件结构变形等因素造成风电齿轮箱传动
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、第一方面，提供了一种考虑过盈装配的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，包括以下步骤：
4、选取待优化的齿轮修形参数；
5、计算待优化的齿轮修形参数在额定工况下的范围值；
6、确定优化目标及约束条件，构建齿轮修形参数优化函数；
7、使用拉丁超立方抽样法和最大差异法生成训练样本集；
8、基于训练样本集和齿轮修形参数优化函数，构建过盈量-修形参数-振动响应代理模型；
9、基于过盈量-修形参数-振动响应代理模型，根据待优化的齿轮修形参数在额定工况下的范围值，采用遗传算法对待优化的齿轮修形参数进行全局寻优，得到齿轮最佳修形量。
10、进一步的，选取待优化的齿轮修形参数时，考虑柔性销轴结构过盈装配的主要影响，选取的待优化齿轮修形参数包括：
11、低速级太阳轮齿廓修形量低速级太阳轮齿廓修形长度低速级太阳轮齿向修鼓量低速级行星轮齿廓修形量低速级行星轮齿廓修形长度低速级行星轮齿向修鼓量低速级齿圈齿廓修形量低速级齿圈齿廓修形长度和低速级齿圈齿向修鼓量
12、进一步的，计算待优化的齿轮修形参数在额定工况下的范围值时，包括齿廓修形计算和齿向修形计算。
13、进一步的，齿廓修形计算包括计算齿顶最大修形量、修形长度。
14、进一步的，齿向修形计算包括计算齿向修鼓量。
15、进一步的，构建齿轮修形参数优化函数时，以高速级内齿圈拾振点的y方向和z方向的振动加速度有效值最小作为优化目标；
16、以低速级内齿圈拾振点的x、y、z方向的振动加速度有效值小于优化前的振动加速度有效值、高速级内齿圈拾振点的x方向振动加速度有效值小于优化前的振动加速度有效值作为约束条件。
17、进一步的，对不同载荷工况和过盈量组合进行加权，以不同载荷工况和过盈量组合下的目标函数最小为优化目标。
18、进一步的，使用拉丁超立方抽样法和最大差异法生成训练样本集。
19、进一步的，采用kriging模型或径向基函数构建过盈量-修形参数-振动响应代理模型。
20、第二方面，提供了一种半直驱风电机组齿轮箱，采用采用第一方面提供的任一项半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法设计得到。
21、由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
22、求解得到载荷工况和过盈量影响下的齿轮最佳修形量，可使得齿面载荷分布、均载特性和振动响应得到有效改善，可以延长现有齿轮箱使用寿命，在复杂外部载荷、装配制造误差和零部件结构变形等因素的影响下有效提升风电齿轮箱传动系统的均载性能、啮合性能及可靠性。
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1.一种考虑过盈装配的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，选取待优化的齿轮修形参数时，考虑柔性销轴结构过盈装配的主要影响，选取的待优化齿轮修形参数包括：
3.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，计算待优化的齿轮修形参数在额定工况下的范围值时，包括齿廓修形计算和齿向修形计算。
4.根据权利要求3所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，所述齿廓修形计算包括计算齿顶最大修形量、修形长度。
5.根据权利要求3所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，所述齿向修形计算包括计算齿向修鼓量。
6.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，构建齿轮修形参数优化函数时，以高速级内齿圈拾振点的Y方向和Z方向的振动加速度有效值最小作为优化目标；
7.根据权利要求6所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，对不同载荷工况和过盈量组合进行加权，以不同载荷工
8.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，使用拉丁超立方抽样法和最大差异法生成训练样本集。
9.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，采用Kriging模型或径向基函数构建过盈量-修形参数-振动响应代理模型。
10.一种半直驱风电机组齿轮箱，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法设计得到。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑过盈装配的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，选取待优化的齿轮修形参数时，考虑柔性销轴结构过盈装配的主要影响，选取的待优化齿轮修形参数包括：
3.根据权利要求1所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，计算待优化的齿轮修形参数在额定工况下的范围值时，包括齿廓修形计算和齿向修形计算。
4.根据权利要求3所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，所述齿廓修形计算包括计算齿顶最大修形量、修形长度。
5.根据权利要求3所述的半直驱风电机组齿轮箱动态优化方法，其特征在于，所述齿向修形计算包括计算齿向修鼓量。
6.根据权利要求1所述的半直驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：王闻渲，杨书益，周烨，谭建军，朱才朝，李成武，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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