极端工况下风力发电机组行星齿轮传动系统动态特性研究
发布时间：2021-02-13 07:13
行星齿轮增速箱作为风电机组的核心部件,具有可以进行转速低、载荷大且能变速运行的特点;由于其工作条件的复杂恶劣性,且高空架设、维修困难等条件,对其可靠性和使用寿命提出了较高的要求。所以考虑实际风况对行星齿轮传动系统的动态特性影响,对了解风电机行星齿轮箱内部工作状态具有重要的意义。本文以风电机行星齿轮传动系统动力学模型为基础,在验证求解各随机风工况下风电机机组载荷的前提下,考虑内外部激励作用,计算了行星齿轮系统的动态响应,并对计算结果进行了时频分析,得出了系统在各工况下的振动特性。本文主要研究工作。1.利用齿轮系统动力学方程阐述了齿轮副振动原理,在此基础上创建了风电机行星齿轮传动系统动力学模型。此外,在高速轻载下,齿轮副出现的碰撞振动特性,以太阳轮与行星轮为研究对象,分析了其响应形式。2.对风电机实际运行的9种工况进行了仿真计算,并对其正确性在理论计算与数值计算上进行了相互论证,总结了其对风机轮毂载荷影响的变化规律,为考虑随机风对系统的影响做铺垫。3.以Hertz理论为基础,对齿轮副碰撞振动模型进行了分析,利用控制变量法,考虑负载与转速的变化对模型的影响时,对其中一个变量保持不变,改变另一...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
许多学者对此进行了研究。1963 年，G圆柱齿轮的动力学行为；1967 年，Tordion[28]对直齿进行了研究；1968 年，Houser[29]对啮合刚度、传动轮系统动力学进行了分析研究。轮系统动力学为理论基础，对行星齿轮传动系统进及行星齿轮与直齿轮副等价替代关系；基于此，针了系统的碰撞振动模型，在结合 Hertz 接触理论基础研究，得出该模型的响应特性。动力学理论基础所示为简易直齿轮传动动力学模型，给每个齿轮的质弹簧来代替，啮合刚度值可以由线性弹簧的刚度值
为系统的某些误差及与故障。这样式 9 可以简化为：1 2mq cq k (t ) x k (t ) e k (t ) e (t )（2-3）从式（2-3）可以看出，齿轮副主要由于两个因素产生振动：一由1k (t ) e引起来的，其为常规振动；二是由系统啮合刚度与故障情况决定的，激励来源为2k (t ) e (t )，可用于振动频域图中边频和故障信号之间关系的分析，故齿轮副的振动形式属于自激振动。齿轮轮副的时变啮合刚度具有如下特点：1.依据齿轮副啮合点的变化发生改变，2.轮齿工作时为单双齿交替工作。拿一渐开线直齿轮系统为例，其重合度在1-2 之间，如图 2-2 所示，单齿啮合为轮齿齿根和齿顶部分，双齿啮合为轮齿中部，故在双齿啮合的过程中，两对轮齿承载系统载荷，此时啮合刚度就较小；相反，单齿啮合过程刚度较大。如图 2-2 所示为齿轮副轮齿从啮入到啮出载荷变化情况。研究可得时变啮合
【参考文献】：
期刊论文
[1]行星齿轮传动系统碰撞振动特性研究[J]. 周建星,孙文磊,曹莉,温广瑞. 西安交通大学学报. 2016(03)
[2]考虑变工况冲击的齿轮动态啮合力分析[J]. 冯海生,王黎钦,郑德志,赵小力,戴光昊. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[3]风电行星齿轮系统变载荷激励动力学模型及其响应特性[J]. 杨军,张浬萍. 中国机械工程. 2013(13)
[4]转速与负载对减速器振动噪声的影响研究[J]. 周建星,刘更,吴立言. 振动与冲击. 2013(08)
[5]随机内外激励对齿轮系统动态特性的影响分析[J]. 陈会涛,吴晓铃,秦大同,杨军. 中国机械工程. 2013(04)
[6]考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性[J]. 陈会涛,秦大同,吴晓铃,周志刚,杨军. 机械工程学报. 2012(21)
[7]变风载下风力发电机齿轮传动系统动力学特性研究[J]. 秦大同,田苗苗,杨军. 太阳能学报. 2012(02)
[8]随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析[J]. 秦大同,周志刚,杨军,陈会涛. 机械工程学报. 2012(03)
[9]基于最小二乘支持向量机的风速预测模型[J]. 曾杰,张华. 电网技术. 2009(18)
[10]水平轴风力机载荷工况设计方法研究[J]. 宋聚众,赵萍,刘平,钟贤和,曾明伍. 东方电气评论. 2009(02)
博士论文
[1]兆瓦级风能发电机组整机及关键部件动态特性研究[D]. 陶庆.新疆大学 2015
[2]随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动力学及动态可靠性研究[D]. 周志刚.重庆大学 2012
[3]风力发电机行星齿轮传动系统变载荷激励动力学特性研究[D]. 杨军.重庆大学 2012
[4]基于相位调谐的直齿行星齿轮传动动力学理论与实验研究[D]. 王世宇.天津大学 2005
本文编号：3032157
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
许多学者对此进行了研究。1963 年，G圆柱齿轮的动力学行为；1967 年，Tordion[28]对直齿进行了研究；1968 年，Houser[29]对啮合刚度、传动轮系统动力学进行了分析研究。轮系统动力学为理论基础，对行星齿轮传动系统进及行星齿轮与直齿轮副等价替代关系；基于此，针了系统的碰撞振动模型，在结合 Hertz 接触理论基础研究，得出该模型的响应特性。动力学理论基础所示为简易直齿轮传动动力学模型，给每个齿轮的质弹簧来代替，啮合刚度值可以由线性弹簧的刚度值
为系统的某些误差及与故障。这样式 9 可以简化为：1 2mq cq k (t ) x k (t ) e k (t ) e (t )（2-3）从式（2-3）可以看出，齿轮副主要由于两个因素产生振动：一由1k (t ) e引起来的，其为常规振动；二是由系统啮合刚度与故障情况决定的，激励来源为2k (t ) e (t )，可用于振动频域图中边频和故障信号之间关系的分析，故齿轮副的振动形式属于自激振动。齿轮轮副的时变啮合刚度具有如下特点：1.依据齿轮副啮合点的变化发生改变，2.轮齿工作时为单双齿交替工作。拿一渐开线直齿轮系统为例，其重合度在1-2 之间，如图 2-2 所示，单齿啮合为轮齿齿根和齿顶部分，双齿啮合为轮齿中部，故在双齿啮合的过程中，两对轮齿承载系统载荷，此时啮合刚度就较小；相反，单齿啮合过程刚度较大。如图 2-2 所示为齿轮副轮齿从啮入到啮出载荷变化情况。研究可得时变啮合
【参考文献】：
期刊论文
[1]行星齿轮传动系统碰撞振动特性研究[J]. 周建星,孙文磊,曹莉,温广瑞. 西安交通大学学报. 2016(03)
[2]考虑变工况冲击的齿轮动态啮合力分析[J]. 冯海生,王黎钦,郑德志,赵小力,戴光昊. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[3]风电行星齿轮系统变载荷激励动力学模型及其响应特性[J]. 杨军,张浬萍. 中国机械工程. 2013(13)
[4]转速与负载对减速器振动噪声的影响研究[J]. 周建星,刘更,吴立言. 振动与冲击. 2013(08)
[5]随机内外激励对齿轮系统动态特性的影响分析[J]. 陈会涛,吴晓铃,秦大同,杨军. 中国机械工程. 2013(04)
[6]考虑随机制造误差的风力机行星齿轮系统动力学特性[J]. 陈会涛,秦大同,吴晓铃,周志刚,杨军. 机械工程学报. 2012(21)
[7]变风载下风力发电机齿轮传动系统动力学特性研究[J]. 秦大同,田苗苗,杨军. 太阳能学报. 2012(02)
[8]随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统动态可靠性分析[J]. 秦大同,周志刚,杨军,陈会涛. 机械工程学报. 2012(03)
[9]基于最小二乘支持向量机的风速预测模型[J]. 曾杰,张华. 电网技术. 2009(18)
[10]水平轴风力机载荷工况设计方法研究[J]. 宋聚众,赵萍,刘平,钟贤和,曾明伍. 东方电气评论. 2009(02)
博士论文
[1]兆瓦级风能发电机组整机及关键部件动态特性研究[D]. 陶庆.新疆大学 2015
[2]随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动力学及动态可靠性研究[D]. 周志刚.重庆大学 2012
[3]风力发电机行星齿轮传动系统变载荷激励动力学特性研究[D]. 杨军.重庆大学 2012
[4]基于相位调谐的直齿行星齿轮传动动力学理论与实验研究[D]. 王世宇.天津大学 2005
本文编号：3032157
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