5MW风电齿轮传动系统动力学建模与分析

发布时间：2017-11-22 11:22

本文关键词：5MW风电齿轮传动系统动力学建模与分析

【摘要】：大型风电机组齿轮传动系统故障率较高,是引发风电机组故障停机的最主要原因之一。风电齿轮箱通常为含行星轮系的三级斜齿轮系统,是具有大传动比、高动载的增速系统。叶轮在运行过程中除产生扭矩载荷外,还产生推力、弯矩和剪切等非扭矩载荷,这些载荷通过主轴传递给齿轮传动系统将引起振动加剧、动载增大,加速齿轮和轴承等部件的过早失效。因此,研究齿轮传动系统动力学固有特性及非扭矩载荷下系统响应特性,是实现其高可靠性设计的基础研究内容。本文以某5MW风电齿轮传动系统为分析对象,研究内容主要包括以下两个方面:(1)开展了5MW风电齿轮传动系统参数计算,考虑齿轮传动系统各构件的三个平移与三个转动自由度,分析了各齿轮副沿啮合作用线的弹性变形,分析了各构件广义坐标上受力情况,采用动理矩定理建立了齿轮系统的动力学方程,开展模态分析获得了风电齿轮传动系统各阶固有频率及振型,结果表明高速级齿轮啮合频率共振范围内存在较多阶次的固有频率,该在级齿轮啮合激励力将引起系统振动剧烈,进而开展了高速级齿轮接触有限元分析,获得了齿轮轮齿应力分布。(2)考虑齿轮传动系统两级行星架、三级传动轴的柔性与行星轮轴承支撑刚度,计算了齿轮啮合副的啮合刚度与阻尼等参数,采用ADAMS软件建立系统刚柔耦合动力学模型,研究了非扭转载荷作用下齿轮传动系统动力学响应特性,通过与单一扭矩载荷下系统的动力学响应对比,分析表明非扭矩载荷将引起低速级齿轮振动位移和动态啮合力显著增大,构件柔性有利于传动平稳;分析了行星轮系的均载特性,讨论了齿轮啮合刚度参数对均载性能的影响,表明降低啮合刚度有利于提高轮系的均载性能。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315;TH132.41

【参考文献】

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