CN110031215B - 变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备 - Google Patents

变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110031215B
CN110031215B CN201910353952.4A CN201910353952A CN110031215B CN 110031215 B CN110031215 B CN 110031215B CN 201910353952 A CN201910353952 A CN 201910353952A CN 110031215 B CN110031215 B CN 110031215B
Authority
CN
China
Prior art keywords
planetary gear
shafting
gear set
nodes
variable speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910353952.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110031215A (zh
Inventor
胡永
杨树华
肖忠会
孟继纲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Turbo Machinery Co Ltd
Original Assignee
Shenyang Turbo Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Turbo Machinery Co Ltd filed Critical Shenyang Turbo Machinery Co Ltd
Priority to CN201910353952.4A priority Critical patent/CN110031215B/zh
Publication of CN110031215A publication Critical patent/CN110031215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110031215B publication Critical patent/CN110031215B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/10—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of torsional vibrations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/021—Gearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

本申请公开了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备，涉及计算机软件技术领域，可实现对变速行星齿轮机组进行有效轴系扭振分析。其中方法包括：建立变速行星齿轮机组的模型，其中，所述模型包含预设个数的节点，所述节点对应所述变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件；获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据；根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数；调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析。本申请适用于变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析。

Description

变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及计算机软件技术领域，特别是涉及一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备。
背景技术
变速行星齿轮机组，属于一种齿轮箱，它是由行星齿圈、太阳轮、行星轮(又称卫星轮)和齿轮轮轴组成，根据齿圈、太阳轮和行星轮的运动关系，可以实现输入轴与输出轴脱离刚性传动关系、输入轴与输出轴同向或反向传动和输入与输出轴传动比变化，并在陆用、航海、航空等交通运输工具中得到广泛应用。
然而，变速行星齿轮机组因其结构复杂，扭转数据繁多，OEM(Original EquipmentManufacturer)厂商大都无法进行轴系扭振分析，进而无法为变速行星齿轮机组安全运行提供指导数据。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备，主要目的在于解决目前现有技术中无法对变速行星齿轮机组进行有效轴系扭振分析，进而无法为变速行星齿轮机组安全运行提供指导数据的问题。
依据本申请一个方面，提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法，该方法包括：
建立变速行星齿轮机组的模型，其中，所述模型包含预设个数的节点，所述节点对应所述变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件；
获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据；
根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数；
调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析。
依据本申请另一个方面，提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析装置，该装置包括：
建立模块，用于建立变速行星齿轮机组的模型，其中，所述模型包含预设个数的节点，所述节点对应所述变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件；
获取模块，用于获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据；
配置模块，用于根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数；
分析模块，用于调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析。
依据本申请又一个方面，提供了一种存储设备，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法。
依据本申请再一个方面，提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析的实体设备，包括存储设备、处理器及存储在存储设备上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法。
借由上述技术方案，本申请提供的一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备，与现有技术相比，本申请将变速行星齿轮机组的复杂结构进行简化处理，通过特殊的连接方式建立变速行星齿轮机组的模型，该模型中包含预设个数的节点，且这些节点对应变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件。在此基础上，根据变速行星齿轮机组的扭振数据，配置这些节点对应的运转状态参数，进而调用转子动力学模块对该模型进行轴系扭转振动分析，进而实现对变速行星齿轮机组进行轴系扭振分析，特别是对VOITH变速行星齿轮机组可得出准确的轴系扭振分析结果，为变速行星齿轮机组安全运行提供了准确的指导数据。可辅助生成加工满足较高精度和效率需求的变速行星齿轮机组。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的VOITH转子结构示意图；
图4示出了本申请实施例提供的VOITH轴系扭转模型示意图；
图5示出了本申请实施例提供的VOITH行星齿轮机组轴系扭转Campbell图；
图6示出了本申请实施例提供的第一阶扭转振型图；
图7示出了本申请实施例提供的第二阶扭转振型图；
图8示出了本申请实施例提供的第三阶扭转振型图；
图9示出了本申请实施例提供的第四阶扭转振型图；
图10示出了本申请实施例提供的第五阶扭转振型图；
图11示出了本申请实施例提供的一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析装置结构示意图；
图12示出了本申请实施例提供的另一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析装置结构示意图；
图13示出了本申请实施例提供的一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析设备的实体结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
针对目前现有技术中无法对变速行星齿轮机组进行有效轴系扭振分析的问题。本实施例提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法，如图1所示，该方法包括：
101、建立变速行星齿轮机组的模型。
其中，建立的模型包含预设个数的节点，这些节点对应变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件。预设个数可根据变速行星齿轮机组的具体结构情况预先设置。
对于本实施例的执行主体可以为用于变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析的装置或设备。
在本实施例中，经过对变速行星齿轮机组结构的大量调研，将变速行星齿轮机组的复杂结构进行简化处理，通过特殊的连接方式对变速行星齿轮机组进行扭转建模。并以此模型进行轴系扭转振动分析，具体执行步骤102至104所示的过程。
102、获取变速行星齿轮机组的扭振数据。
103、根据获取到的扭转数据，配置各个节点对应的运转状态参数。
104、调用转子动力学模块对配置后的模型进行轴系扭转振动分析。
例如，通过转子动力学软件模块(如XLROTOR软件模块等)，对变速行星齿轮机组进行扭转建模，对于多个行星齿轮与太阳齿轮啮合的方式，通过节点与节点连接，在节点处输入极转动惯量，在节点与节点之间的单元内输入扭转刚度，再赋予每个节点不同的速比。对于变频行星齿与变速行星齿的节点连接，即泵轮与透平轮之间是通过润滑油系统连接，通过API684调研发现，相对于金属，流体的扭转刚度极弱，泵轮与透平轮之间的扭转刚度可忽略不计，而旋转行星支架与行星齿之间的连接同样非常弱，因此该处的扭转刚度亦可忽略。在配置这些运转状态参数后，通过转子动力学软件模块进行轴系扭转振动分析，进而可完成变速行星齿轮机组轴系扭转振动临界转速分析等。
本实施例提供的一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法，与现有技术相比，本实施例将变速行星齿轮机组的复杂结构进行简化处理，通过特殊的连接方式建立变速行星齿轮机组的模型，在此模型基础上，调用转子动力学模块对该模型进行轴系扭转振动分析，进而实现对变速行星齿轮机组进行有效轴系扭振分析，为变速行星齿轮机组安全运行提供了准确的指导数据。可辅助生成加工满足较高精度和效率需求的变速行星齿轮机组。
进一步的，作为本实施例的扩展和细化，为了完整说明本实施例的具体实施过程，以VOITH变速行星齿轮机组为例，提供了另一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法，如图2所示，该方法包括：
201、获取VOITH变速行星齿轮机组对应的转子结构信息。
其中，VOITH变速行星齿轮机组因其可无级变速，且体积小、承载能力大，工作平稳，效率也较高，故可取代变频机使用。近些年，一些用户选择行星齿轮作为调速机构。VOITH变速行星齿轮包含很多结构形式，最常用的为VORECON机组。
VOITH变速行星齿轮机组相当于一个液力变矩器和一个旋转行星齿轮在一个公有箱体中的组合，表示了功率分流原则和驱动器内部各部件的布置。这种驱动机械是基于功率分流和速度叠加的原则。功率的主要部分通过输入轴直接以定速传给行星齿轮的内齿圈。小部分的功率通过液力变矩器添加在行星齿轮的行星支撑架上。通过这部分添加能调节速度，驱动机械的输出速度能发生变化。
VORECON调速行星齿轮相对于变频器系统而言，采用VORECON驱动可较大的节省空间和降低重量，且采用VORECON整套压缩机组的分供货商的厂家减少到不超过4家，采用变频驱动的分供货商包括：变频器厂家，变压器厂家，谐波过滤器厂家，润滑油系统厂家，齿轮箱厂家等。
目前全球仅VOITH能制造此类高精度、高效率的变速行星齿轮，且采用行星齿轮的机组轴系扭转振动分析因其结构紧凑，通过液力变矩器可无级变速，维护少，可靠性高等优点，已有不少在长输管线机组中的应有案例。然而，由于VOITH变速行星齿轮因其结构复杂，扭转数据繁多，OEM大都无法进行轴系扭转分析。
为了提供对VOITH变速行星齿轮机组有效的轴系扭转分析手段，对VOITH变速行星齿轮机组结构进行了深度解析，确定了其由液力变矩器和旋转行星齿轮组成，具体是由两套行星齿轮构成，即一个固定行星齿(用户变频)，一个旋转行星齿(用户驱动机与压缩机之间的速比转换)，每个行星齿轮都由基本的行星齿和太阳齿组成。旋转行星齿系统主要有推力盘，泵轮，内齿圈，3个或5个旋转行星齿，行星支架，一个太阳齿，联轴器法兰轴段组成。变频的固定行星齿系统主要由固定内齿圈，内齿圈轴套、行星齿轮，太阳齿，透平轮组成。
具体的，对VORECON型式的VOITH调速行星齿轮结构，具体包括：一体式油系统、变矩器、固定行星齿轮、旋转行星齿轮。泵轮、涡轮、导叶、电力液压执行器、工作邮箱、润滑油箱、机械工作油泵、工作油冷却气、机械润滑油泵、润滑油冷却器、可切换的双过滤器、润滑其他设备、备用润滑油泵、电动机。
其中，如图3所示，为机组轴系扭转分析所需的VOITH转子结构示意图，主要结构有输入轴段1(联轴器轴头到推力盘)，推力盘段2，输入轴段3(推力盘到泵轮段)，泵轮4，输入轴段(泵轮到内齿圈轮毂)5，内齿圈轮毂(旋转行星齿)与轴轮毂6，内齿圈套筒与轮对7，旋转行星齿轮(3个行星齿)8，涡轮9，太阳轮(固定行星齿)10，固定行星齿(3个行星齿)11，内齿圈(固定行星齿)、内齿圈套筒、阻尼圆盘和1/2连接套筒12，行星支架(旋转行星齿)、圆盘与1/2连接套筒13，太阳轮(旋转行星齿)14，膜片单元15，连接轴段16，连接联轴器17。
202、参照获取到的转子结构信息，将VOITH变速行星齿轮的连接关系透过四个齿轮副进行拆分，并对液力变矩器进行断开处理，形成两个扭转模型，以此作为标准建立VOITH变速行星齿轮机组的模型。
进一步的，使得模型中包含电机到输入轴及最终的旋转内齿圈结构的节点，内齿圈节点通过啮合刚度与旋转行星齿节点连接。
例如，对于VOITH变速行星齿轮机组，可简化成如图4所示进行建模，行星齿轮的连接关系可透过四个齿轮副进行拆分。根据API684，耦合器传动因是流体传输，液体原子(或分子)之间没有固定的位子，可以自由滑动，所以其剪切模量为零，根据扭转刚度计算公式
Figure BDA0002044802740000071
(k代表扭转刚度，G代表剪切模量，IP代表极转动惯量，l代表部件长度)，扭转刚度也就为零了，故对液力变矩器处进行断开处理，这样形成两个系统或扭转模型。
由于在实际当中无法通过建模来体现调速行星齿轮的复杂性，故为清楚表现其物理意义，可对其进行如下表述。如图4所示，1节点至6节点为电机到VOITH输入轴及最终的旋转内齿圈结构，内齿圈通过啮合刚度与旋转行星齿连接。
203、获取VOITH变速行星齿轮机组的扭振数据。
作为一种可选方式，步骤203具体可包括：获取转子结构信息中各部件的标识，以及相对应的质量和转动惯量；以及获取变速行星齿轮机组扭转刚度及相应轴段的扭转阻尼比数据；以及获取太阳齿与连接轴之间的膜片联轴器的极转动惯量和扭转刚度；以及获取变速行星齿轮齿轮副参数，并通过结构参数，获得齿轮啮合刚度。
例如，依据某压缩机组(由VOITH调速行星齿轮变频)，根据如图3所示，获取如下参数：
(1)各序号具体名称及其质量和转动惯量等参数；
(2)VOITH变速行星齿轮扭转刚度及相应轴段的扭转阻尼比数据；
(3)太阳齿与连接轴之间的膜片联轴器的极转动惯量，扭转刚度；
(4)变速行星齿轮齿轮副参数，通过结构参数，获得齿轮啮合刚度，可通过下式进行计算：
Tm＝Cr*B*D2/4
大小齿轮之间的速比：i＝Z2/Z1；
大小齿轮的扭转啮合刚度的转换为速比的平方：i2＝(Z2/Z1)2；
其中，Tm代表齿轮啮合刚度，Cr代表啮合刚度系数，B代表齿轮轴向宽度，D代表齿轮节距；Z1代表小齿轮齿数，Z2代表大齿轮齿数；
(5)齿轮啮合处的阻尼可选为0.05；
(6)机组材料数据。
204、根据获取到的扭转数据，配置VOITH模型中各个节点对应的运转状态参数。
作为一种可选方式，步骤204具体可包括：对节点配置对应的极转动惯量；及依据行星齿轮的齿数参数，配置节点相应的速比关系；在行星齿轮节点与太阳轮节点之间的齿轮啮合连接时，首先连接的节点作为速比参考点进行填入扭转刚度，其中，一个太阳轮节点与多个行星齿轮节点进行连接，在节点处输入极转动惯量，在节点与节点之间的单元内输入扭转刚度；将泵轮与涡轮之间的节点对应的扭转刚度设置为0；对旋转行星齿节点对应的扭转刚度设置为0。
例如，利用XLROTOR软件模块对VOITH调速行星齿轮机组进行扭转建模，依据图4所示，选定24个节点，施加对应的极转动惯量，并依据行星齿轮的齿数参数，配置相应的速比关系。对于VOITH机组，由于是多个行星齿轮与一个太阳轮齿式连接，一个节点将与多个节点进行连接。齿轮啮合连接时，首先连接的节点作为速比参考点来填入扭转刚度。液力耦合器处的泵轮与涡轮通过流体作用，根据API684，流体的扭转刚度极其小，可以忽略不计，故在泵轮与涡轮之间的5节点与16节点之间的扭转刚度设置为0。另外变频调速系统(叠加轴)与VOITH输入轴和输出轴是通过行星支架耦合的，VOITH认为是一个液力耦合系统来变频，在旋转行星齿与行星支架的扭转刚度同样设定为0。
在本实施例中，整个轴系扭转系统有五组齿轮耦合，即旋转内齿圈与旋转行星齿的啮合，旋转行星齿与太阳齿的啮合，旋转行星齿与变频系统的行星架耦合(扭转刚度为零)，固定内齿圈与固定行星齿的啮合，固定行星齿与固定太阳轮的啮合。
205、调用转子动力学模块对配置后的VOITH模型进行轴系扭转振动分析。
作为一种可选方式，步骤205具体可包括：对VOITH模型的转子轴系进行扭转特征值分析，获得不同模态阶数下的轴系扭转自然频率；对于机械变频调速系统，根据压缩机宽转速范围内的校核信息，绘制轴系扭转Campbell图；参照该Campbell图，确定激励频率与轴系扭转自然频率是否发生干涉。
由于调速行星齿轮可实现正反转，绘制Campbell图将有所区别，另外对于扭转振型也较复杂，进一步的，还可输出Campbell图和各个模态阶数下的扭转振型图。以便用户了解到轴系扭转振动分析结果。
例如，对VOITH模型的转子轴系进行扭转特征值分析，获得轴系扭转自然频率，如下表1所示。对于机械变频调速系统，扭转Campbell图根据API617-2002，激励频率主要有转子转速的一次谐波及二次谐波，由于驱动机为定转速电机，校核范围仅为定转速下的±10％，而压缩机转速范围为65％-105％，故需考虑宽转速范围内的校核，绘制轴系扭转Campbell图，如图5所示，以了解激励频率与轴系扭转自然频率是否发生干涉。
表1扭转自然频率
Figure BDA0002044802740000091
Figure BDA0002044802740000101
从Campbell图中可知，压缩机转速的1X、2X与轴系的第三-第六阶扭转频率发生了干涉。但从振型图(如图6至图10所示)中可知，其主要振动都集中在电机端，故根据规范，无需对此类机组进行扭应力分析。电机为定转速，在Campbell图中可知，±10％转速校核内，1X、2X电机谐波激励未与轴系扭转固有频率发生干涉。
进一步的，作为一种可选方式，步骤205具体还可包括：对于液力调速系统，若太阳轮、行星轮与行星支架的转速谐波与轴系第一阶干涉，根据齿轮速比转速后的压缩机转速，并结合变频系统的各个模态阶数下扭转自然频率和整个轴系的各个模态阶数下扭转自然频率，判定该干涉是否为危险模态。
例如，对于液力调速系统，由于齿轮速比转速后的压缩机转速为7743rpm，是在这一基础上进行正转或反转(最小6200rpm，最大10385rpm)，虽然固定的太阳轮、行星轮与行星支架的转速谐波与轴系第一阶干涉，但变频系统的前两阶是整个轴系的第四阶和第八阶扭转自然频率，故该干涉不是危险模态，无需进一步考虑。
对于本实施例提供的方法，根据VOITH调速行星齿轮的基本结构，确定了旋转齿、固定齿的行星轮、太阳轮、内齿圈、外齿圈等的极转动惯量和扭转刚度等数值。确定了速比关系及等效转换。严格依据VOITH扭转数据，选定参考轴，否则极易出错。并且完成了变速行星齿轮机组这种复杂结构的轴系扭转振动分析建模，确定了调速行星齿轮之间的速比关系及与驱动机和压缩机的连接关系。最后利用XLROTOR转子动力学软件完成VOITH变速行星齿轮机组轴系扭转振动临界转速分析，输出扭转Campbell图、振型图等结果。与现有技术相比，实现对VOITH变速行星齿轮机组进行有效轴系扭振分析，为VOITH变速行星齿轮机组安全运行提供了准确的指导数据。可辅助生成加工满足较高精度和效率需求的VOITH变速行星齿轮机组。
进一步的，作为图1和图2所示方法的具体实现，本实施例提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析装置，如图11所示，本装置包括：建立模块31、获取模块32、配置模块33、分析模块34。
建立模块31，用于建立变速行星齿轮机组的模型，其中，所述模型包含预设个数的节点，所述节点对应所述变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件；
获取模块32，用于获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据；
配置模块33，用于根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数；
分析模块34，用于调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析。
在具体的应用场景中，配置模块33，具体用于对所述节点配置对应的极转动惯量；及依据行星齿轮的齿数参数，配置所述节点相应的速比关系；在行星齿轮节点与太阳轮节点之间的齿轮啮合连接时，首先连接的节点作为速比参考点进行填入扭转刚度，其中，一个所述太阳轮节点与多个所述行星齿轮节点进行连接，在节点处输入极转动惯量，在节点与节点之间的单元内输入扭转刚度；将泵轮与涡轮之间的节点对应的扭转刚度设置为0；对旋转行星齿节点对应的扭转刚度设置为0。
在具体的应用场景中，分析模块34，具体用于对所述模型的转子轴系进行扭转特征值分析，获得不同模态阶数下的轴系扭转自然频率；对于机械变频调速系统，根据压缩机宽转速范围内的校核信息，绘制轴系扭转Campbell图；参照所述Campbell图，确定激励频率与所述轴系扭转自然频率是否发生干涉。
在具体的应用场景中，分析模块34，具体还用于对于液力调速系统，若太阳轮、行星轮与行星支架的转速谐波与轴系第一阶干涉，根据齿轮速比转速后的压缩机转速，并结合变频系统的各个模态阶数下扭转自然频率和整个轴系的各个模态阶数下扭转自然频率，判定所述干涉是否为危险模态。
在具体的应用场景中，如图12所示，本装置还包括：输出模块35；
输出模块35，用于输出所述Campbell图和各个模态阶数下的扭转振型图。
在具体的应用场景中，获取模块32，还用于在所述建立变速行星齿轮机组的模型之前，获取所述变速行星齿轮机组对应的转子结构信息；
相应的，建立模块31，具体用于参照所述转子结构信息，将变速行星齿轮的连接关系透过四个齿轮副进行拆分，并对液力变矩器进行断开处理，形成两个扭转模型，以此作为标准建立所述变速行星齿轮机组的模型，使得所述模型中包含电机到输入轴及最终的旋转内齿圈结构的节点，内齿圈节点通过啮合刚度与旋转行星齿节点连接。
在具体的应用场景中，获取模块32具体用于获取所述转子结构信息中各部件的标识，以及相对应的质量和转动惯量；及获取所述变速行星齿轮机组扭转刚度及相应轴段的扭转阻尼比数据；及获取太阳齿与连接轴之间的膜片联轴器的极转动惯量和扭转刚度；及获取变速行星齿轮齿轮副参数，并通过结构参数，获得齿轮啮合刚度；及获取齿轮啮合处的阻尼数据；及获取所述变速行星齿轮机组的材料数据。
需要说明的是，本实施例提供的一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析装置所涉及各功能单元的其他相应描述，可以参考图1和图2中的对应描述，在此不再赘述。
基于上述如图1和图2所示方法，相应的，本实施例还提供了一种存储设备，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现图1和图2中所示的变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法。
基于上述如图1和图2所示方法以及如图11和图12所示虚拟装置的实施例，本实施例还提供了一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析的实体设备，如图13所示，该装置包括：处理器41、存储设备42、及存储在存储设备42上并可在处理器41上运行的计算机程序，所述处理器41执行所述程序时实现图1和图2中所示的变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法；该装置还包括：总线43，被配置为耦接处理器41及存储设备42。
通过应用本实施例的技术方案，与现有技术相比，可实现对变速行星齿轮机组进行有效轴系扭振分析，为变速行星齿轮机组安全运行提供了准确的指导数据。可辅助生成加工满足较高精度和效率需求的变速行星齿轮机组。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。
以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法，其特征在于，包括：
建立变速行星齿轮机组的模型，其中，所述模型包含预设个数的节点，所述节点对应所述变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件；
获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据；
根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数；
调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析，具体包括：对所述模型的转子轴系进行扭转特征值分析，获得不同模态阶数下的轴系扭转自然频率；对于机械变频调速系统，根据压缩机宽转速范围内的校核信息，绘制轴系扭转Campbell图；参照所述Campbell图，确定激励频率与所述轴系扭转自然频率是否发生干涉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数，具体包括：
对所述节点配置对应的极转动惯量；及
依据行星齿轮的齿数参数，配置所述节点相应的速比关系；
在行星齿轮节点与太阳轮节点之间的齿轮啮合连接时，首先连接的节点作为速比参考点进行填入扭转刚度，其中，一个所述太阳轮节点与多个所述行星齿轮节点进行连接，在节点与节点之间的单元内输入扭转刚度；
将泵轮与涡轮之间的节点对应的扭转刚度设置为0；
对旋转行星齿节点对应的扭转刚度设置为0。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析，具体还包括：
对于液力调速系统，若太阳轮、行星轮与行星支架的转速谐波与轴系第一阶干涉，根据齿轮速比转速后的压缩机转速，并结合变频系统的各个模态阶数下扭转自然频率和整个轴系的各个模态阶数下扭转自然频率，判定所述干涉是否为危险模态。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
输出所述Campbell图和各个模态阶数下的扭转振型图。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述建立变速行星齿轮机组的模型之前，所述方法还包括：
获取所述变速行星齿轮机组对应的转子结构信息；
所述建立变速行星齿轮机组的模型，具体包括：
参照所述转子结构信息，将变速行星齿轮的连接关系透过四个齿轮副进行拆分，并对液力变矩器进行断开处理，形成两个扭转模型，以此作为标准建立所述变速行星齿轮机组的模型，使得所述模型中包含电机到输入轴及最终的旋转内齿圈结构的节点，内齿圈节点通过啮合刚度与旋转行星齿节点连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据，具体包括：
获取所述转子结构信息中各部件的标识，以及相对应的质量和转动惯量；及
获取所述变速行星齿轮机组扭转刚度及相应轴段的扭转阻尼比数据；及
获取太阳齿与连接轴之间的膜片联轴器的极转动惯量和扭转刚度；及
获取变速行星齿轮齿轮副参数，并通过结构参数，获得齿轮啮合刚度；及
获取齿轮啮合处的阻尼数据；及
获取所述变速行星齿轮机组的材料数据。
7.一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立变速行星齿轮机组的模型，其中，所述模型包含预设个数的节点，所述节点对应所述变速行星齿轮机组的轴系扭转结构连接各部件；
获取模块，用于获取所述变速行星齿轮机组的扭振数据；
配置模块，用于根据所述扭转数据，配置所述节点对应的运转状态参数；
分析模块，用于调用转子动力学模块对配置后的所述模型进行轴系扭转振动分析，具体包括：对所述模型的转子轴系进行扭转特征值分析，获得不同模态阶数下的轴系扭转自然频率；对于机械变频调速系统，根据压缩机宽转速范围内的校核信息，绘制轴系扭转Campbell图；参照所述Campbell图，确定激励频率与所述轴系扭转自然频率是否发生干涉。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
配置模块，具体用于对所述节点配置对应的极转动惯量；及
依据行星齿轮的齿数参数，配置所述节点相应的速比关系；
在行星齿轮节点与太阳轮节点之间的齿轮啮合连接时，首先连接的节点作为速比参考点进行填入扭转刚度，其中，一个所述太阳轮节点与多个所述行星齿轮节点进行连接，在节点与节点之间的单元内输入扭转刚度；
将泵轮与涡轮之间的节点对应的扭转刚度设置为0；
对旋转行星齿节点对应的扭转刚度设置为0。
9.一种变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析设备，包括存储设备、处理器及存储在存储设备上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述的变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法。
CN201910353952.4A 2019-04-29 2019-04-29 变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备 Active CN110031215B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910353952.4A CN110031215B (zh) 2019-04-29 2019-04-29 变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910353952.4A CN110031215B (zh) 2019-04-29 2019-04-29 变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110031215A CN110031215A (zh) 2019-07-19
CN110031215B true CN110031215B (zh) 2021-06-11

Family

ID=67240817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910353952.4A Active CN110031215B (zh) 2019-04-29 2019-04-29 变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110031215B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111709164B (zh) * 2020-05-17 2024-04-26 同济大学 一种车用增程器轴系扭转振动的分析方法
CN112270050B (zh) * 2020-10-22 2024-01-26 沈阳工业大学 一种往复式压缩机转子系统扭转振动的设计方法
CN112883499B (zh) * 2021-03-25 2022-07-15 集美大学 一种获取箱体和齿轮轴系耦合振动的方法及装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050284225A1 (en) * 2004-06-28 2005-12-29 Huageng Luo System and method for monitoring the condition of a drive train
CN101603855A (zh) * 2009-07-16 2009-12-16 华北电力大学 汽轮发电机组轴系扭振的分析方法
CN102968537A (zh) * 2012-11-30 2013-03-13 北京航空航天大学 一种行星齿轮传动系统扭转振动固有特性分析方法
CN103742359A (zh) * 2013-12-26 2014-04-23 南车株洲电力机车研究所有限公司 基于模型辨识的风电机组控制参数再调校装置、系统及其方法
CN103745070A (zh) * 2014-01-28 2014-04-23 中国科学院电工研究所 风电机组传动链机械暂态特性的建模与仿真方法
CN103870630A (zh) * 2014-01-11 2014-06-18 西北工业大学 一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法
CN105069209A (zh) * 2015-07-29 2015-11-18 北京航空航天大学 一种直升机主减速器行星架裂纹故障动力学模型建模方法
CN105138858A (zh) * 2015-09-25 2015-12-09 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于多体多力学的风力发电机齿轮箱优化设计方法
CN109657320A (zh) * 2018-12-11 2019-04-19 石河子大学 一种风电机组传动链建模与扭振特性分析方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009229445A (ja) * 2008-02-28 2009-10-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 動力伝達系のねじり振動解析方法、解析装置、解析プログラム、およびエンジン被駆動装置間の軸系装置
CN103473479B (zh) * 2013-10-08 2016-07-06 北京航空航天大学 一种履带车辆传动系统扭转振动数学模型建立方法
CN108549735A (zh) * 2018-02-27 2018-09-18 华南理工大学 乘用车不同挡位传动系统扭振固有特性分析的建模方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050284225A1 (en) * 2004-06-28 2005-12-29 Huageng Luo System and method for monitoring the condition of a drive train
CN101603855A (zh) * 2009-07-16 2009-12-16 华北电力大学 汽轮发电机组轴系扭振的分析方法
CN102968537A (zh) * 2012-11-30 2013-03-13 北京航空航天大学 一种行星齿轮传动系统扭转振动固有特性分析方法
CN103742359A (zh) * 2013-12-26 2014-04-23 南车株洲电力机车研究所有限公司 基于模型辨识的风电机组控制参数再调校装置、系统及其方法
CN103870630A (zh) * 2014-01-11 2014-06-18 西北工业大学 一种齿轮传动系统动力学分析模块化建模方法
CN103745070A (zh) * 2014-01-28 2014-04-23 中国科学院电工研究所 风电机组传动链机械暂态特性的建模与仿真方法
CN105069209A (zh) * 2015-07-29 2015-11-18 北京航空航天大学 一种直升机主减速器行星架裂纹故障动力学模型建模方法
CN105138858A (zh) * 2015-09-25 2015-12-09 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种基于多体多力学的风力发电机齿轮箱优化设计方法
CN109657320A (zh) * 2018-12-11 2019-04-19 石河子大学 一种风电机组传动链建模与扭振特性分析方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
离心压缩机组轴系扭振分析技术与应用;肖中会 等;《中国风机学术论文集》;20130529;第202-211页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110031215A (zh) 2019-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110031215B (zh) 变速行星齿轮机组的轴系扭转振动分析方法、装置及设备
Zhao et al. Nonlinear torsional vibrations of a wind turbine gearbox
CN107133421B (zh) 一种湿式双离合器自动变速箱齿轮敲击仿真方法及系统
S. Samani et al. Nonlinear vibration of the spiral bevel gear with a novel tooth surface modification method
CN110914660B (zh) 齿轮箱监测
Yavuz et al. Nonlinear dynamic analysis of a drivetrain composed of spur, helical and spiral bevel gears
CN103759940A (zh) 一种发动机冷却风扇硅油离合器阻尼测试试验台及方法
Cao et al. Coupled lateral and torsional nonlinear transient rotor–bearing system analysis with applications
Vanhollebeke et al. Using transfer path analysis to assess the influence of bearings on structural vibrations of a wind turbine gearbox
Ryali et al. Dynamic load distribution of planetary gear sets subject to both internal and external excitations
CN113690903A (zh) 双馈风电机组的降阶解耦分析方法、系统、设备和介质
Wang et al. Electromechanical dynamic simulation and experiment for multi-stage gear transmission system with planetary gears
TWI770334B (zh) 設計支援裝置、設計支援方法、及設計支援程式
JP6687096B1 (ja) 試験システムの軸トルク制御器及びフィードバック制御器の設計方法、並びにこの設計方法に基づいて設計される軸トルク制御器
WO2020095507A1 (ja) 軸トルク制御装置
Liu et al. Optimal vibration reduction of flexible rotor systems by the virtual bearing method
Gao et al. An improved concentrated mass method for analysis of the mechanics modes of a four-stage pump rotor system
Hauptmann et al. Advanced drive train modeling in a virtual wind turbine using the multibody simulation code simpack
Hao et al. Dynamic behaviors of geared rotor system in integrally centrifugal compressor
Verbovyi et al. Ensuring the vibration reliability of rotors connected by spline joints
Madokuboye et al. Vibration Analysis of A 3-Bladed Marine Propeller Shaft for 35000DWT Bulk Carrier
Sutar et al. Dynamic Analysis of Geared Rotors-A Review
Tatar Effect of planetary gearboxes on the dynamics of rotating systems
Belingardi et al. Dynamic additional loads influencing the fatigue life of gears in an electric vehicle transmission
JP2019020350A (ja) トランスミッション試験装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant