1.5MW风电增速箱斜齿轮动力学分析及齿廓修形
发布时间：2020-11-05 09:27
能源是人类社会存在与发展的最重要的物质基础,为了减小能源短缺的压力,保证各个经济领域顺利正常的运行,许多国家纷纷调整能源结构,大力开发新能源。风能作为最清洁、环保的能源,自然成为各国研究的重点。风力发电机组增速箱的许多问题也日益凸显,其中,齿轮系统的振动和噪声成为影响风机正常运行的一个重要的因素。因此,研究增速箱斜齿轮的动力学特性及齿廓修形技术对于提高风机运行的性能具有很大的意义。 本文针对某兆瓦级风力发电机组高速级的斜齿轮,基于振动力学和齿轮动力学的原理和方法,对其动力学性能和齿廓修形进行研究分析。 首先,建立了一对斜齿轮副的弯-扭-轴耦合振动的模型,并进行了模态分析；采用振型叠加法求得了系统的自由振动响应,分析了斜齿轮的主要振动形式。 其次,在考虑了时变啮合刚度和齿侧间隙这两种非线性影响因素的基础上,建立了斜齿轮纯扭振动的数学模型,并通过MATLAB编程,求解了系统振动的位移、速度和加速度,分析了时变刚度和齿侧间隙对斜齿轮扭振性能的影响。 再次,在把修形量作为内部激励的基础上,建立了齿廓修形斜齿轮的数学模型,分析了不同修形参数对斜齿轮扭振加速度的影响,并把扭振加速度均方根值作为评价指标,对修形的参数进行了优化。 最后,基于MATLAB/GUI设计了斜齿轮齿廓修形的分析界面,可以对任何斜齿轮副的修形参数进行优化,并带入一组实例进行计算,导出优化的结果,分析了斜齿轮副的几个基本参数对最优修形参数的影响。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：
图1一2齿轮箱失效的比例统计图图卜3风电机组中齿轮箱失效造成的停机时间统计图Fig.l一 2ThefailureratioofgearboxFig.l一 3Thedowntimeeausedbywindturbinegearboxfailures如图1一2，为齿轮箱失效的比例统计图，图1一3为由于风电机组中齿轮箱失效造成的停机时间统计图。根据图1一2，可知齿轮箱的失效在风电机组各系统的失效比例当中占9.8%‘”’;而由图1一3，由于齿轮箱失效造成的停机时间却占19.4%‘’‘’，几乎占整机失效停机时间的1/5，且齿轮箱失效时大多为发电的高峰期，这给风力发电造成了很大的损失，因而有必要加强对齿轮箱传动系统的合理设计来提高风电机组的运行质量，延长风机的运行寿命。1.2.2国内风电机组的主要问题目前，国内的风力发电设备主要还是依赖于进口，或者设备的关键零部件来自进口，在2000年底已建成的风电机组中95%的设备是进口的【”’
Fig.3一 15Thevariationoftime.v田下 ingstiflhessover‘，3.5.2时变刚度对系统响应的影响根据图3一12、图3一13、图3一14，对比最简系统和包含时变刚度的系统，可以看出这两个系统的振动位移、速度、加速度曲线都基本重合，说明时变刚度对斜齿轮系统的影响比较较小，这主要是由于本文所研究的斜齿轮副的刚度变化幅度不是很大，刚度的非线性作用就小多了。3.5，3齿侧间隙对系统晌应的影响根据图3一12、图3一13、图3一14，对比最简系统和包含齿侧间隙的系统，可知齿侧间隙对系统的影响较大，尤其是对振动加速度，影响就更明显了。齿侧间隙对系统的影响表现为以下几点:a.根据振动位移曲线图3一12，齿侧间隙使振动位移的幅值略微减小，约6.94%
量对振动的影响，实际上，修形参数(包括修形量、修形长度和修形曲线)对斜齿轮副的振动性能的影响是综合性的，应同时考虑这几个量的影响。如图4一6、4一7、4一8、4一9分别为直线修形、抛物线修形、指数函数曲线修形、三角函数曲线修形时，修形参数(修形量和修形长度)对系统振动性能的综合影响曲面图。直找修形乡数对扭振加这度的综合影晌姗瀚姗侧绷咖。1s︵、滋年女刃侧阔属彩石健修形长度u(二x咋勺)修形最咧帅)图4一6直线修形参数对扭振加速度的综合影响Fig.4一 6Theinteglatedinfiuenceofthepa“ unetersof lineargearmodifieationonaceelerationoftorsio几al助物践修形今数对扭振加邃度的份合影响潮姗侧侧洲期“。︵、月雄甲舞汀侧石诀戒健修形长度峨洲.内】修形最咧枷图4一7抛物线修形参数对扭振加速度的综合影响 Fig.4一 7Theinteglatedin且 u~ofthep~tersofpar址沁 hcgearmedifieationonaccelerationoftorslonai
【引证文献】
本文编号：2871444
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH132.41
【部分图文】：
图1一2齿轮箱失效的比例统计图图卜3风电机组中齿轮箱失效造成的停机时间统计图Fig.l一 2ThefailureratioofgearboxFig.l一 3Thedowntimeeausedbywindturbinegearboxfailures如图1一2，为齿轮箱失效的比例统计图，图1一3为由于风电机组中齿轮箱失效造成的停机时间统计图。根据图1一2，可知齿轮箱的失效在风电机组各系统的失效比例当中占9.8%‘”’;而由图1一3，由于齿轮箱失效造成的停机时间却占19.4%‘’‘’，几乎占整机失效停机时间的1/5，且齿轮箱失效时大多为发电的高峰期，这给风力发电造成了很大的损失，因而有必要加强对齿轮箱传动系统的合理设计来提高风电机组的运行质量，延长风机的运行寿命。1.2.2国内风电机组的主要问题目前，国内的风力发电设备主要还是依赖于进口，或者设备的关键零部件来自进口，在2000年底已建成的风电机组中95%的设备是进口的【”’
Fig.3一 15Thevariationoftime.v田下 ingstiflhessover‘，3.5.2时变刚度对系统响应的影响根据图3一12、图3一13、图3一14，对比最简系统和包含时变刚度的系统，可以看出这两个系统的振动位移、速度、加速度曲线都基本重合，说明时变刚度对斜齿轮系统的影响比较较小，这主要是由于本文所研究的斜齿轮副的刚度变化幅度不是很大，刚度的非线性作用就小多了。3.5，3齿侧间隙对系统晌应的影响根据图3一12、图3一13、图3一14，对比最简系统和包含齿侧间隙的系统，可知齿侧间隙对系统的影响较大，尤其是对振动加速度，影响就更明显了。齿侧间隙对系统的影响表现为以下几点:a.根据振动位移曲线图3一12，齿侧间隙使振动位移的幅值略微减小，约6.94%
量对振动的影响，实际上，修形参数(包括修形量、修形长度和修形曲线)对斜齿轮副的振动性能的影响是综合性的，应同时考虑这几个量的影响。如图4一6、4一7、4一8、4一9分别为直线修形、抛物线修形、指数函数曲线修形、三角函数曲线修形时，修形参数(修形量和修形长度)对系统振动性能的综合影响曲面图。直找修形乡数对扭振加这度的综合影晌姗瀚姗侧绷咖。1s︵、滋年女刃侧阔属彩石健修形长度u(二x咋勺)修形最咧帅)图4一6直线修形参数对扭振加速度的综合影响Fig.4一 6Theinteglatedinfiuenceofthepa“ unetersof lineargearmodifieationonaceelerationoftorsio几al助物践修形今数对扭振加邃度的份合影响潮姗侧侧洲期“。︵、月雄甲舞汀侧石诀戒健修形长度峨洲.内】修形最咧枷图4一7抛物线修形参数对扭振加速度的综合影响 Fig.4一 7Theinteglatedin且 u~ofthep~tersofpar址沁 hcgearmedifieationonaccelerationoftorslonai
【引证文献】
相关博士学位论文 前1条
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1 车利明;基于有限元法的风电机组齿轮箱结构模态分析[D];华北电力大学;2012年
本文编号：2871444
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