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行星架的应力有限元分析

(2023-08-23 21:00:23)
标签:

有限元分析

有限元软件

有限元

强度分析

结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

行星架的应力有限元分析

有限元分析载荷如图6所示,压强为5913942Pa。在求解设置中选择静态分析、大应变效果、时间200s、自动时间步开启、子步为100。为了加速收敛,使用修改的刚度阵,将牛顿—拉普森选项设置成full。同时设置合理的平衡迭代次数,将线性搜索选项打开,可以使计算稳定化

通过仿真分析结果可以看到,最大变形发生在侧板孔厚度较薄处靠近输入端一侧(如图7所示),最大变形量为0.297mm,在允许的变形范围内符合要求。最大应力发生在行星轴与侧板连接处靠近输入端(如图8所示),最大应力为550MPa没有超过许用应力[σ]=575.86MPa满足强度要求。行星架的应力云图及变形云图

从图9、图10中可以看到侧板的最大应力为550MPa,最大变形量是0.297mm,而行星轴的最大应力为250MPa,最大变形量是0.203mm。整个行星架的最大应力和最大变形均发生在侧板轴孔处,故侧板轴孔是整个行星架的薄弱部分。行星架轴孔变形量过大,会严重影响到行星轮与太阳轮、内齿轮的啮合质量,使其啮合时发生偏载,影响齿轮的弯曲强度与接触强度,进而造成齿轮的破坏,使整个风电齿轮箱的寿命及可靠性大大降低。因此设计者应注重对行星架的整体分析,改善其薄弱环节。

   齿轮箱在传递功率时零件的变形,尤其是制造与装配误差不可避免,使得各行星轮之间的载荷分配不可能完全均匀,严重影响着行星传动的工作。均载的方法多种多样,但目前在风电齿轮箱中大部分采用基本构件浮动均载法。本文中所研究的行星架在工作过程中处于浮动状态,从而对第二级行星传动进行均载。行星架自身质量是影响均载效果的重要因素,质量越大,浮动越不灵敏,均载效果就越差,因此在满足强度、刚度及变形量的基础上尽可能的减小自身的质量。为了减轻质量或为了结构上的需要,可采用空心轴代替实心轴,因为在传递转矩和弯矩时主要靠轴的外表面材料。故将实心行星轴改成空心轴并对其进行有限元分析。


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