【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电机ngw型齿轮减速器，尤其涉及一种ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法。
技术介绍
1、随着近些年清洁再生能源大力推进，风电机组的发电量也发生了质的变化，从陆上的小机型如1mw以下飞速发展到5-10mw的大机型，海上有10-20mw已陆续成功挂机。
2、随着功率提升，对减速器的承载能力要求更高，对内部的润滑能力要求更高，更加关注内部结构由于磨损发生的失效。关于磨损的问题，经过近些年的发展，也取得了很多的科研结果，已经有很多专业的文章和经验的估算方法，并起到了促进优化产品的作用。
3、然而，对于长周期性的接触磨损，也即加剧了耐磨挡板、耐磨垫片和ngw行星轮系等的磨损，引起的机械产品寿命的降低，严重情况下导致断裂使得传动失效；因此，为了提高摩擦副的使用寿命，我们更迫切的需要一种更精确地计算方法，更能直观地利用数字的形式体现磨损量的大小，在前人经验的基础上，将磨损程度用形容词体现变为具体的数字体积值或者厚度方向的数字值。
4、换言之，如何提供一种ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，能够实现对耐磨零件表面硬度值的更精确控制，达到对轮系润滑方式的优化改善，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，其基于ansys-workbench软件，将设计模型进行优化后再进行磨损仿真计算，搭建实际接触模型完成一个周
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，包括：
4、基于前期设计模型，使用拓扑优化方法optimization模块和响应面方法parameter模块，将主要耐磨部件结构尺寸进行优化处理，使其达到变形和应力相对最优状态，确定磨损仿真输入最优数模；
5、模型简化处理以在保证仿真精度的基础上减少仿真计算时间；简化基于对圣维南原理的理解，即对于不承受力的倒角或者小的特征进行删除；对于模型的截断，是基于刚度或者质量的10倍原则进行将模型截断，使用固定支撑的方式搭建仿真模型；为简化后ngw型齿轮输出级transient structural模块有限元仿真模型，该仿真模型中，对轴承模型的简化尤其重要，采用真实的滚子模型，但滚子之间的保持架简化后采用小的薄片将所有滚子进行连接；使用了真实的轴承物理模型，轴承滚子和内外圈之间采用标准的摩擦接触，提高了仿真精度；该模型为一个仿真子模型，为计算耐磨垫片和耐磨挡板磨损量的仿真模型
6、由于涉及非线性计算，现将材料非线性考虑进去，使用较为相关的材料测试数据，搭建对应的各向异性弹性材料和双线性各向同性硬化材料属性；
7、采用标准的摩擦接触，在整体模型仿真分析中，考虑设计的装配间隙和过盈量；在全模型和子模型的连接关系中，都使用apdl的命令流方式，利用archard理论搭建启动磨损量的求解计算模型，包含了滑动指数、压力指数、磨损系数、材料硬度等参数；为了更精确的计算磨损量，将摩擦接触中接触渗透值降低到e-4以下，利用理论计算得出接触设置中的法向刚度值；
8、为了控制仿真精度和调整接触误差，采用了高阶的六面体网格，将所有模型网格使用solid186；
9、根据实际物理模型，进行对太阳轮加载扭矩和转速，对外齿圈进行固定支撑；
10、为了保证仿真的准确性，在整机的transient structural模块计算中，首先保证结构旋转一个周期，判断接触渗透值小于e-4后，再去调试子模型旋转一个周期后的结果，当两者结果基本相同的时候，证明子模型没有问题，再去使用子模型完成全寿命周期的磨损仿真；其次利用接触工具反推ngw型齿轮的受力是否正确，最后利用网格无关性去再次优化仿真结果，最后在子模型中计算总的磨损体积。
11、其中，薄片厚度的确定：利用单独的轴承模型进行简单的加载仿真，经仿真测试后确定连接滚子的薄片没有带入多余的刚度，对整体仿真的影响忽略不计。
12、具体地，理论经验公式包含了：法相接触力、接触刚度、渗透、力的指数系数、阻尼系数、接触点的法向相对速度。
13、相对于现有技术，本专利技术所述的ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法具有以下优势：
14、本专利技术提供的ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法中，基于ansys-workbench软件中的transient structural模块，搭建实际接触模型，根据理论计算确定接触刚度等主要参数，实现仿真接触状态良好，接触渗透容差小于e-4，并利用apdl命令流的方式实现archard的理论逻辑，通过完成多个周期的运行后，可得出相关主要磨损部件的仿真子模型搭建方法，使用子模型的技术去仿真模拟全寿命情况下的磨损量，进而大大提升了仿真设计时间；通过调试出全模型的几个循环周期得出得磨损量和子模型得磨损量相同后，认为搭建得子模型仿真模型的截断、搭建符合实际要求，进而通过子模型的方法实现全设计寿命运行载荷情况下的磨损量，提高了仿真效率，并对ngw型风电减速器主要抗磨零件磨损量的计算方法进行详细规定。
15、换言之，本专利技术提供的ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，基于ansys-workbench软件中的transient structural模块，实现瞬态动力学仿真的方法，为了节省仿真工作时间和提高效率，利用子模型实现全寿命仿真方法，求解完成后利用命令流提取磨损体积和计算厚度值。
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1.一种NGW型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的NGW型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，其特征在于，薄片厚度的确定：利用单独的轴承模型进行简单的加载仿真，经仿真测试后确定连接滚子的薄片没有带入多余的刚度，对整体仿真的影响忽略不计。
3.根据权利要求1所述的NGW型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，其特征在于，理论经验公式包含了：法相接触力、接触刚度、渗透、力的指数系数、阻尼系数、接触点的法向相对速度。
【技术特征摘要】
1.一种ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的ngw型风电减速器输出级主要零件磨损的有限元计算方法，其特征在于，薄片厚度的确定：利用单独的轴承模型进行简单的加载仿真，经仿真测试后确定连...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑小兵，高明庭，廖庆，蔡训堂，李想，
申请(专利权)人：银川威力传动技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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