大型風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)模態(tài)分析

【摘要】：在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，齒輪箱系統(tǒng)是最重要的部件之一。對風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析十分重要，模態(tài)分析是動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)，本文同時(shí)采用了有限元模態(tài)分析方法和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法來研究風(fēng)電齒輪箱，能夠更深入的了解其動(dòng)態(tài)特性。 本文以某型1.5MW風(fēng)電齒輪箱為研究對象，研究了箱體-齒輪-軸-軸承-行星架的耦合動(dòng)力學(xué)模型有限元模態(tài)分析。首先建立一個(gè)有效的有限元模型，忽略掉細(xì)小特征對結(jié)構(gòu)的影響。對風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行靜力學(xué)分析，比較兩種不同方式的網(wǎng)格劃分。采用彈簧來等效替代軸與箱體之間的軸承，考慮了軸承實(shí)際工況中的軸向、周向和徑向的作用，采用彈簧等效齒輪副之間的嚙合剛度。合理進(jìn)行邊界條件的設(shè)置，使其盡可能與實(shí)際情況相符，得到風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)的前十階模態(tài)頻率和振型。探討了軸承支撐剛度和齒輪嚙合剛度對系統(tǒng)的振動(dòng)變形和固有頻率的影響。 對安裝在試驗(yàn)平臺上的風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，采用單點(diǎn)激勵(lì)多點(diǎn)響應(yīng)的頻響函數(shù)模態(tài)測試方法，利用有理分式多項(xiàng)式法來對實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識別，得到系統(tǒng)的模態(tài)頻率、阻尼比和振型。對比研究有限元模態(tài)分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果，最大誤差為6.9%，發(fā)生在第四階。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析和有限元模態(tài)分析的研究對風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ)，同時(shí)對風(fēng)電齒輪箱的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷有著重要的意義。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng) 有限元模態(tài)分析 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析 軸承等效 軸承支撐剛度 嚙合剛度
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH132.41;TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題來源及研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢9-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-13
• 2 模態(tài)分析及參數(shù)識別13-18
• 2.1 模態(tài)分析13-16
• 2.2 模態(tài)參數(shù)識別16-18
• 3 風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)有限元模態(tài)分析18-43
• 3.1 有限元模型的建立18-19
• 3.2 網(wǎng)格劃分方法與單元類型選擇19-25
• 3.3 有限元模型簡化與邊界條件處理25-29
• 3.4 初始條件下的有限元模態(tài)分析29-32
• 3.5 軸承剛度對齒輪箱系統(tǒng)模態(tài)的影響32-35
• 3.6 齒輪嚙合剛度對齒輪箱系統(tǒng)模態(tài)的影響35-42
• 3.7 小結(jié)42-43
• 4 風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析43-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)測試技術(shù)43-45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施45-51
• 4.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析信號數(shù)據(jù)處理51-53
• 4.4 風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別53-57
• 4.5 分析與討論57-58
• 4.6 小結(jié)58-59
• 5 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59-60
• 5.2 研究展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66

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