Лаборатория «Вычислительная механика» CompMechLab®
  CompMechLab  
21 Июня 2016 года
23 Февраля 2016 года
28 Марта 2015 года
21 Февраля 2015 года
29 Сентября 2014 года
 
24 Августа 2017 года
1 Января 2017 года
19 Октября 2016 года
30 Августа 2015 года
11 Марта 2015 года
 
Голосования не найдены

Анализ ресурса коробки передач ветряной турбины мощностью 4 МВт

Цель: сравнение различных передач по их ресурсу в короткое время для целой коробки передач, включая все значимые параметры. Анализ ресурса для передач, валов и подшипников должен быть выполнен для определенного пользователем спектра нагрузок (скорость и момент для входного вала).

Использование KISSsys для полной коробки передач, состоящей из двух планетарных рядов и одной цилиндрической передачи. Кинематика на эпицикле известна и нагрузки на колесах, подшипниках и валах могут быть рассчитаны автоматически. При использовании этих нагрузок ресурс механических элементов автоматически считается модулем KISSsoft. Достаточно определить скорость и момент на входном валу для анализа всех механических элементов. Анализ ресурса элементов выполняется KISSsoft с применением алгоритма аккумуляции повреждений.

Технические данные коробки передач

  • Мощность 4МВт
  • Номинальный момент 2500 кН
  • Номинальная скорость 15 об/мин
  • Передаточное отношение 1:120
  • Диаметр 2000 мм
  • Длина 2800 м
  • Ресурс 20 лет

На рис. 1 представлено изображение коробки передач.

Структура коробки передач ветряной турбины 

Рисунок 1. Структура коробки передач ветряной турбины

Эпициклы планетарных рядов фиксированы. Первый ряд имеет 5 сателлитов, второй – 3 (в 3D- виде изображен только 1). Ограничения эпициклов смоделированы в KISSsys заданием скорости вращения равной нулю. Поток мощности через коробку передач представлен на кинематической схеме, изображенной на рис. 2.

 Кинематическая схема коробки передач ветряной турбины

Рисунок 2. Кинематическая схема коробки передач ветряной турбины

На рис. 3 представлена древовидная структура коробки.

Структура коробки передач 

Рисунок 3. Структура коробки передач

Задается номинальная скорость и момент на входном валу, используя диалог, изображенный на рис. 4.

Задание номинальной скорости и момента 

Рисунок 4. Задание номинальной скорости и момента

Эти значения могут быть модифицированы при использовании спектра нагрузок (частота, скорость, момент). Спектр может быть задан вручную или прочитан из файла, представленного в табличном виде (рис. 5).

Спектр нагрузок 

Рисунок 5. Спектр нагрузок

Задаются смазывающий материал, температура и тип смазки.

В пользовательском интерфейсе после определения всех нагрузок и смазывающих материалов выполняются расчеты ресурса. Для каждого этапа спектра нагрузок выполняется расчет повреждений для всех элементов. Повреждения суммируются и трансформируются в ресурсный показатель в конце анализа. Анализ передач выполняется согласно стандартам DIN, ISO или AGMA, анализ подшипников выполняется по стандарту L10 или DIN/ISO 281. Геометрия зубьев может быть модифицирована и оптимизирована в модуле KISSsoft (рис. 6 и 7). Анализ коробки передач с модифицированными зубьями займет несколько секунд.

Модифицирование профиля зубьев 

Рисунок 6. Модифицирование профиля зубьев

Схема модифицированного профиля зубьев 

Рисунок 7. Схема модифицированного профиля зубьев

Большое преимущество этого подхода к анализу коробки передач – это достижение во времени при сравнении различных конструкций передач. Пока моделирование отвечает требованиям времени и знаниям в программном обеспечении, сэкономленное время впоследствии, во время оптимизации передач, довольно значительно. Особенно, если анализ выполняется для спектра нагрузок с большим числом шагов.

Всесторонний отчет по расчетам помогает в документировании анализа и конструировании коробок передач. Представленная модель может быть расширена и дополнена. Можно добавить дополнительные силы и сгибающие моменты на входной вал, которые повлияют на ресурс подшипников.


Другие публикации в данном разделе:

Посетите наши веб-проекты: