風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)及可靠性分析

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,伴隨著資源告罄的現(xiàn)狀,世界各國(guó)都在努力發(fā)掘新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源。從成本角度來看,風(fēng)能最具有開發(fā)價(jià)值,風(fēng)電機(jī)組向著大型化發(fā)展,裝機(jī)容量更是每年穩(wěn)步提高。然而,風(fēng)電裝備的大型化,衍生出許多前所未有的科學(xué)問題:首先,因?yàn)轱L(fēng)電裝備越來越大,建模時(shí)所考慮的因素越來越多。其次,其所承受的載荷越來越復(fù)雜,為如何系統(tǒng)的分析風(fēng)電裝備的動(dòng)力學(xué)特性增加了困難。最后,因?yàn)檠b機(jī)容量越來越多,風(fēng)電裝備的故障率大幅度提高,如何降低風(fēng)電裝備的故障率成為大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。鑒于此,本文從上述工程問題出發(fā),以2MW風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,從齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā),探究風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性;進(jìn)而,分析其振動(dòng)特性與可靠性之間的關(guān)系,應(yīng)用可靠性基本理論與方法研究風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性,從而為風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)和制造提供理論參考。具體研究?jī)?nèi)容包含以下3個(gè)方面:(1)考慮零部件自身的重力及軸的彎矩對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)均載的影響,結(jié)合齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論建立其動(dòng)力學(xué)方程;為實(shí)現(xiàn)齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)級(jí)之間的關(guān)聯(lián),本文應(yīng)用聯(lián)接構(gòu)件代替零件的方法建立傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣;最終,采用實(shí)測(cè)風(fēng)載荷作為激振力,建立整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)矩陣模型。(2)應(yīng)用頻率方程對(duì)齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)特性分析,得出齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率以及模態(tài)向量;之后采用給定解形式的方法求解齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程,將實(shí)測(cè)風(fēng)載荷作為齒輪箱的外部激勵(lì),得到各零部件的振動(dòng)響應(yīng)圖。(3)將激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率應(yīng)用條件概率思想建立可靠性模型,求解各了零部件的振動(dòng)可靠性;把各零部件可靠性應(yīng)用串聯(lián)系統(tǒng)可靠性理論轉(zhuǎn)換成風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性,求解了風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)可靠性。以上工作通過建模、求解、分析的傳統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題研究方法,結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),系統(tǒng)的分析了風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性,進(jìn)而應(yīng)用其振動(dòng)特性得到了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性,在一定程度上解釋了齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性與振動(dòng)可靠性之間的關(guān)系,為風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造提供了理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電齒輪箱 振動(dòng)微分方程 固有頻率 振動(dòng)響應(yīng) 可靠性
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315;TH132.41
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題研究的背景與意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 風(fēng)電齒輪箱振動(dòng)特性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 風(fēng)電齒輪箱振動(dòng)可靠性研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 主要內(nèi)容16-18
• 第2章 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)模型18-34
• 2.1 振動(dòng)理論簡(jiǎn)介18-20
• 2.2 研究對(duì)象簡(jiǎn)介20
• 2.3 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)物理模型20-23
• 2.3.1 行星傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型21-22
• 2.3.2 各零部件力學(xué)模型22-23
• 2.4 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程23-33
• 2.4.1 各零部件間的相對(duì)位移23-25
• 2.4.2 各零部件的振動(dòng)微分方程25-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性34-50
• 3.1 模態(tài)分析簡(jiǎn)介34
• 3.2 固有頻率34-43
• 3.2.1 求解系統(tǒng)固有頻率35
• 3.2.2 求解系統(tǒng)模態(tài)向量35-42
• 3.2.3 固有頻率結(jié)果分析42-43
• 3.3 振動(dòng)微分方程求解方法43-44
• 3.4 振動(dòng)響應(yīng)44-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)可靠性50-59
• 4.1 可靠性簡(jiǎn)介50-52
• 4.2 零部件振動(dòng)可靠性52-56
• 4.2.1 激振力頻率52-56
• 4.2.2 固有頻率56
• 4.3 可靠性計(jì)算56-58
• 4.3.1 零部件可靠性模型56-57
• 4.3.2 系統(tǒng)可靠性模型57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 總結(jié)和展望59-61
• 總結(jié)59
• 創(chuàng)新點(diǎn)59-60
• 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66

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