大型风力发电机齿轮箱传动系统的动力学分析

发布时间：2017-04-16 21:21

  本文关键词：大型风力发电机齿轮箱传动系统的动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着世界可再生能源的快速发展,风能作为无污染、可再生的新能源逐渐受到了广泛的应用和关注。随之而来,风力发电技术也得到了迅速的发展。风力发电机齿轮箱传动系统作为风力发电机组重要的核心部件之一,其主要功能是将风能通过齿轮箱传动系统传递给发电机使其得到相应的转速。由于风速的随机性特点,使得齿轮箱传动系统长期处于较为复杂的变载荷作用下,从而产生振动,这些振动将会引起齿轮箱传动系统内部结构的损坏,进而降低了齿轮箱传动系统的稳定性,使得风电齿轮箱维护成本也随之提高。为了减少这些振动引起的齿轮箱传动系统的故障,提高齿轮箱系统的稳定性,因此,有必要对齿轮箱传动系统进行动力学分析。 本文介绍了某大型风电齿轮箱传动系统的动力学分析现状,风电齿轮箱在运行工况下产生的振动,并对大型风力发电机齿轮箱传动系统进行耦合振动分析。将风电齿轮箱传动系统分解为三级传动系统,分别为第一级的行星齿轮传动系统、中间级的斜齿轮传动和第三级的斜齿轮传动。采用集中质量参数法同时考虑了啮合刚度、啮合阻尼、综合啮合误差、偏心量、弯扭耦合以及滚动轴承等因素,分别建立了直齿轮、斜齿轮和行星齿轮的动力学模型,并应用拉格朗日方程推导出了齿轮传动系统的动力学方程。在此基础上采用四阶Runge-Kutta数值方法对其进行仿真,求得系统在内部激励和外部激励共同作用下的齿轮传动系统的动态响应,并分析了该响应下的频域特性。 本文所做的研究工作,将为大型风力发电齿轮箱传动系统的工程设计提供一定的理论依据,也为工程应用奠定一定的基础。
【关键词】：风力发电机 齿轮箱 齿轮传动 耦合振动 动力学分析
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41;TM315
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 课题研究的背景与意义12-13
• 1.2 风力发电设备的发展现状13-15
• 1.2.1 国外风电发展现状13-14
• 1.2.2 国内风电发展现状14-15
• 1.3 风力发电机齿轮箱发展现状15-21
• 1.3.1 风力发电机齿轮箱国外发展动态16-17
• 1.3.2 风力发电机齿轮箱国内发展动态17-18
• 1.3.3 风力发电机齿轮箱主要结构形式现状18-19
• 1.3.4 风电齿轮箱常见故障及目前存在的问题19-21
• 1.4 齿轮系统动力学分析研究现状21-25
• 1.4.1 齿轮系统动力学的发展现状21-22
• 1.4.2 齿轮系统动分析模型和求解方法现状22-25
• 1.5 本文研究主要内容及技术路线25-26
• 1.5.1 本文研究主要内容25
• 1.5.2 本文的技术路线25-26
• 第2章 齿轮传动系统动力学理论26-42
• 2.1 引言26
• 2.2 齿轮系统动力学理论26-27
• 2.2.1 齿轮系统动力学基础26-27
• 2.2.2 齿轮传动系统动力学基本问题27
• 2.3 齿轮传动系统动态激励的研究概况27-33
• 2.3.1 外部激励27-29
• 2.3.2 内部激励29-32
• 2.3.3 齿轮传动系统中的阻尼分析32
• 2.3.4 等效量的确定32-33
• 2.4 滚动轴承动力学模型33-38
• 2.4.1 Hertz接触理论34-35
• 2.4.2 深沟球轴承模型35-36
• 2.4.3 角接触球轴承模型36-38
• 2.5 Runge-Kutta求解方法38-40
• 2.5.1 数值方法的思想39
• 2.5.2 经典Runge-Kutta方法39-40
• 2.6 本章小结40-42
• 第3章 单级齿轮传动系统的耦合振动分析42-72
• 3.1 直齿轮-转子-轴承系统动力学模型42-46
• 3.1.1 引言42-43
• 3.1.2 建立直齿轮-转子-轴承系统动力学模型43-44
• 3.1.3 建立直齿轮-转子-轴承系统动力学方程44-46
• 3.2 直齿轮-转子-轴承弯扭耦合振动分析46-55
• 3.2.1 转速对直齿轮-转子-轴承弯扭耦合的影响48-51
• 3.2.2 偏心量对直齿轮-转子-轴承弯扭耦合的影响51-53
• 3.2.3 轴承游隙对直齿轮-转子-轴承弯扭耦合的影响53-54
• 3.2.4 结论54-55
• 3.3 斜齿轮-转子-轴承系统动力学模型55-59
• 3.3.1 引言55
• 3.3.2 建立斜齿轮-转子-轴承系统动力学模型55-57
• 3.3.3 建立斜齿轮-转子-轴承系统动力学方程57-59
• 3.4 斜齿轮-转子-轴承弯扭轴耦合振动分析59-70
• 3.4.1 转速对斜齿轮-转子-轴承弯扭轴的影响62-65
• 3.4.2 偏心量对斜齿轮-转子-轴承弯扭轴的影响65-68
• 3.4.3 啮合刚度对斜齿轮-转子-轴承弯扭轴的影响68-69
• 3.4.4 结论69-70
• 3.5 本章小结70-72
• 第4章 行星齿轮平移-扭转耦合振动分析72-84
• 4.1 引言72
• 4.2 行星齿轮平移-扭转动力学模型的建立72-77
• 4.2.1 坐标转换72-73
• 4.2.2 行星齿轮系统动力学模型73-74
• 4.2.3 各构件的弹性变形74-75
• 4.2.4 行星齿轮平移-扭转系统的振动微分方程75-77
• 4.3 行星齿轮平移-扭转耦合振动分析77-82
• 4.4 本章小结82-84
• 第5章 风电齿轮箱传动系统的动态分析84-94
• 5.1 引言84
• 5.2 风电齿轮箱传动系统力学模型建84-87
• 5.2.1 齿轮传动系统的动力学模型的特点84-85
• 5.2.2 齿轮传动系统的动力学模型85-87
• 5.3 齿轮箱系统动态响应求解87-89
• 5.4 风电齿轮箱传动系统的振动响应分析89-92
• 5.5 本章小结92-94
• 第6章 总结与展望94-96
• 6.1 本文的主要工作94
• 6.2 展望94-96
• 参考文献96-104
• 致谢104-106
• 攻读学位期间发表的论文106

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：311714