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风电增速箱齿轮传动系统动力学特性分析

发布时间:2019-01-23 16:26
【摘要】:随着能源和环境问题日趋严峻,风能作为一种清洁可再生能源在全球范围内得到广泛应用。齿轮箱是风力发电机中的重要部件之一,其性能表现对风力发电机有很大影响。本论文以某型1.5MW风力发电机齿轮箱为对象,研究了风力发电增速箱齿轮传动系统在外部风载和内部激励共同作用下的系统动力学特性。 首先采用集中参数方法建立齿轮传动系统的物理模型,模型中计入了系统各构件三个平移自由度和三个扭转自由度,考虑了各广义坐标上系统响应的耦合关系,并对各齿轮副沿啮合作用线的弹性变形进行了详细的分析,利用相对质心动量矩定理建立系统数学模型。另外对轴承支撑刚度进行了计算与简化,得出风力发电增速箱齿轮传动系统的固有频率。 然后计算了风力发电增速箱齿轮传动系统中内、外啮合的非线性时变啮合刚度和齿轮啮合的误差激励。详细分析了由风载引起的系统外部激励。得到了系统响应的相图、Poincare截面、时域波形、幅值谱图和轴心轨迹。对风力发电齿轮传动系统的动力学特性进行了较为全面的研究。 最后用ANSYS软件建立了考虑轮齿啮合刚度的斜齿轮传动系统弯扭轴摆耦合的有限元振动模型。其中传动轴段采用三维六自由度梁单元,齿轮采用集中质量单元,轴承的支撑刚度采用弹簧单元来模拟。获得了齿轮传动系统的固有频率和振型,计算结果与传动系统动力学模型的计算结果吻合较好。
[Abstract]:With the increasing energy and environmental problems, wind energy is widely used as a kind of clean renewable energy in the world. The gearbox is one of the important components in the wind-driven generator, and its performance has a great influence on the wind-driven generator. In this paper, a type of 1. 5MW wind-driven generator gear box is used as the object, and the system dynamic characteristics of the gear transmission system of the wind power generation speed-increasing box under the common action of external wind load and internal excitation are studied. Firstly, the physical model of the gear transmission system is established by means of the lumped parameter method. The three translational degrees of freedom and the three degrees of freedom of the system are included in the model. The coupling of the system response on the generalized coordinates is considered. In this paper, the elastic deformation of each gear pair along the meshing action line is analyzed in detail, and the mathematical model of the system is established by using the relative mass moment theorem of the center of mass. In addition, the bearing support stiffness is calculated and simplified, and the inherent frequency of the gear transmission system of the wind power generation speed-increasing box is obtained. and then the non-linear time-varying meshing stiffness of the inner and outer engagement of the wind power generation speed-increasing box gear transmission system and the error of the gear engagement are calculated, Differential excitation. The system external to the wind load is analyzed in detail. part excitation. The phase diagram, the Poincare section, the time domain waveform, the amplitude value spectrum and the axis of the system response are obtained. The dynamic characteristics of the transmission system of the wind power generation gear are more and more comprehensive. In the end, the finite element method is used to set up the finite element of the skew-and-torsional coupling of the helical gear transmission system, which takes into account the meshing stiffness of the gear teeth. The transmission shaft section adopts a three-dimensional six-degree-of-freedom beam unit, the gear adopts a concentrated mass unit, and the support rigidity of the bearing is a spring. The natural frequency and vibration mode of the gear transmission system are obtained, and the calculation result and the calculation of the dynamic model of the transmission system are obtained.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH132.41;TM315

【参考文献】

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本文编号:2413995

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