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兆瓦级风电机组齿轮箱动力学仿真与分析

发布时间:2018-09-08 07:09
【摘要】:风力发电机组是将风能转化为电能的设备,其运行的性能直接影响着能量转换效率和发电量。齿轮箱是双馈式风电机组的关键部件,由于风电机组所处环境和所受载荷的特殊性,造成了齿轮箱的高故障率。通过对风电机组齿轮箱的动力学特性分析,可以保证其设计质量,降低故障率,提高风电机组整体运行的可靠性。 本文以并网双馈风电机组的增速齿轮箱为对象,在虚拟环境下建模,并进行了设计校核和动特性分析。主要完成以下工作: 1)以1.5MW风电机组齿轮箱(两级行星轮+一级平行轴圆柱齿轮传动)为对象,首先对其设计参数进行分析计算与校核,然后在Romax Designer软件环境下,对齿轮箱进行建模和基本动力学特性分析计算。建立了齿轮箱的整体结构和各级齿轮副的虚拟模型,并利用Romax的动力学分析功能,计算齿轮箱内旋转部件的各阶固有频率和相应振型,探讨了固有特性对结构共振的影响。在此基础上,计算了齿轮不同参数条件下的固有频率,分析了齿轮主要设计参数对固有频率的影响。 2)研究了基于相位调谐理论的行星轮系设计方法,对相位调谐条件下的齿轮箱动态特性进行模拟分析,探讨齿轮箱各级行星轮系主要参数对其固有特性的影响,为提高传动系统的传动性能以及减小系统的振动和噪声提供了技术支持。 3)进行了5MW双馈风电机组增速齿轮箱参数的初步设计,并应用Romax Designer软件建立该齿轮箱的三维虚拟模型,并对其动力学特性进行了计算分析。在以上分析的基础上,将5MW与1.5MW风电发电机组传动系统进行传动比、尺寸、齿轮受力及固有特性等的对比。
[Abstract]:Wind turbine is a kind of equipment that converts wind energy into electric energy. The performance of wind turbine directly affects the efficiency of energy conversion and the generation of electricity. The gearbox is the key component of the doubly-fed wind turbine. Due to the particularity of the environment and load of the wind turbine, the high failure rate of the gearbox is caused. By analyzing the dynamic characteristics of the wind turbine gearbox, the design quality can be guaranteed, the failure rate can be reduced, and the reliability of the whole operation of the wind turbine unit can be improved. In this paper, the increasing speed gearbox of grid-connected doubly-fed wind turbine is taken as the object, the model is built in virtual environment, and the design checking and dynamic characteristic analysis are carried out. The main works are as follows: 1) taking the 1.5MW wind turbine gearbox (two-stage planetary gear one-stage parallel shaft cylindrical gear transmission) as the object, the design parameters are analyzed and calculated firstly, and then the design parameters are checked and analyzed under the Romax Designer software environment. The gearbox was modeled and the basic dynamic characteristics were analyzed and calculated. The integral structure of the gearbox and the virtual model of the gear pairs at all levels are established. By using the dynamic analysis function of Romax, the natural frequencies and corresponding modes of the rotating parts in the gear box are calculated, and the influence of the inherent characteristics on the structural resonance is discussed. On this basis, the natural frequencies of gears with different parameters are calculated, and the influence of the main design parameters of gears on the natural frequencies is analyzed. 2) the design method of planetary gear trains based on phase tuning theory is studied. The dynamic characteristics of gear box under phase tuning are simulated and analyzed, and the influence of the main parameters of planetary gear train on the inherent characteristics of gear box is discussed. In order to improve the transmission performance of the transmission system and reduce the vibration and noise of the system, the technical support is provided. 3) the preliminary design of the gearbox parameters of the 5MW doubly-fed wind turbine unit is carried out. The 3D virtual model of the gearbox is established by using Romax Designer software, and its dynamic characteristics are calculated and analyzed. On the basis of the above analysis, the transmission ratio, size, gear force and inherent characteristics of 5MW and 1.5MW wind generator are compared.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH132.41

【参考文献】

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本文编号:2229752

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