[发明专利]一种行星传动齿轮箱强度计算集成系统

说明书

本发明公开了一种行星传动齿轮箱强度计算集成系统，所述系统为基于Matlab开发的行星传动齿轮箱强度校核工具，主要用于风力发电机初期选型、认证以及后期的特定厂址结构强度评估，该工具区分有六大模块，分别为行星齿轮强度校核模块、螺栓强度校核模块、圆柱滚子轴承强度校核模块、花键强度校核模块、传动销强度校核模块以及功率损失与效率计算模块。这样系统化的平台提供了部件载荷的自动处理转化、关键零部件的强度分析及自动生成报告的功能，使得整个设计在一个平台下完成，有利于整机设计方案的调整，提高设计效率。总之，本发明不仅可以将齿轮箱各部件并行设计，同时更加有利于整机设计方案的调整，提高设计效率。

技术领域

本发明涉及风力发电机组部件强度分析领域，尤其是指一种行星传动齿轮箱强度计算集成系统。

背景技术

齿轮箱作为风力发电机组传动链核心部件，其结构的可靠性决定了整个传动链系统的可靠性。齿轮箱的主要强度计算包括行星齿轮强度校核、螺栓强度校核、圆柱滚子轴承强度校核、花键强度校核、传动销强度校核以及功率损失与效率计算模块。

目前风电行业，对于大兆瓦半直驱风力发电机组通常采用行星传动齿轮箱，而目前对这样一款齿轮箱的强度分析并未有一款集成系统进行分析，因此集成系统级的分析不仅可以将齿轮箱各部件并行设计，同时更加有利于整机设计方案的调整，提高设计效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有行星传动齿轮箱强度计算过程中的弊端，提供了一种高效、快捷的行星传动齿轮箱强度计算集成系统，该系统集成了部件载荷处理及强度高效评估，可非常有效缩短整机开始设计周期，更好服务于风力发电机设计、认证和评估，提高风机发电机组设计的可靠性，节约成本。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种行星传动齿轮箱强度计算集成系统，所述系统为基于Matlab开发的行星传动齿轮箱强度校核工具，主要用于风力发电机初期选型、认证以及后期的特定厂址结构强度评估，该工具区分有六大模块，分别为行星齿轮强度校核模块、螺栓强度校核模块、圆柱滚子轴承强度校核模块、花键强度校核模块、传动销强度校核模块以及功率损失与效率计算模块。

所述行星齿轮强度校核模块，融入miner损伤理论，通过导入LDD载荷谱及其他输入所需的基本参数进行齿轮的损伤及寿命分析，求解齿面接触疲劳安全系数、齿根弯曲疲劳安全系数，并能够通过调节极限载荷与额定载荷的比例系数求解齿面接触静安全系数、齿根弯曲静安全系数。

所述螺栓强度校核模块，通过输入所需的基本参数，能够针对标准螺栓以及非标螺栓精确的计算螺栓抗屈服安全系数、抗滑移安全系数、抗压安全系数、抗剪安全系数，同时为生产提供扭紧力矩。

所述圆柱滚子轴承强度校核模块，融入载荷谱导入功能，自动对载荷谱进行等效处理，同时该模块中也融入行星系统的均载系数，能够更好的反应轴承的寿命；此外，根据所输基本参数，该模块能够同时输出一级行星轴承、二级行星轴承、行星架轴承的静强度结果与疲劳寿命结果。

所述花键强度校核模块，通过花键的具体结构、受力状态、材料热处理与硬度、精度等级这些情况，校核花键的齿面接触强度、齿根弯曲强度、齿根剪切强度、齿面耐磨损能力。

所述传动销强度校核模块，通过输入所需的基本参数，能够对传动销的抗剪能力与相对薄弱件的挤压进行校核，同时该模型能够采用不同的屈服条件进行校核，包括米塞斯屈服条件和屈雷斯加屈服条件。

所述功率损失与效率计算模块，用于对轴承的功率损失进行计算，同时结合齿轮功率损失来计算齿轮箱功率损失及齿轮箱效率。

所述行星齿轮强度校核模块的情况如下：

1)行星齿轮强度校核模块依据GB3480为1997国家标准、同时结合ISO6336-2006国际标准中的更新部分进行编制，计算过程以国家标准为准；

轮齿的接触应力如下：