兆瓦級風(fēng)電機組齒輪箱動力學(xué)仿真與分析

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電機組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備,其運行的性能直接影響著能量轉(zhuǎn)換效率和發(fā)電量。齒輪箱是雙饋式風(fēng)電機組的關(guān)鍵部件,由于風(fēng)電機組所處環(huán)境和所受載荷的特殊性,造成了齒輪箱的高故障率。通過對風(fēng)電機組齒輪箱的動力學(xué)特性分析,可以保證其設(shè)計質(zhì)量,降低故障率,提高風(fēng)電機組整體運行的可靠性。 本文以并網(wǎng)雙饋風(fēng)電機組的增速齒輪箱為對象,在虛擬環(huán)境下建模,并進(jìn)行了設(shè)計校核和動特性分析。主要完成以下工作： 1)以1.5MW風(fēng)電機組齒輪箱(兩級行星輪+一級平行軸圓柱齒輪傳動)為對象,首先對其設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析計算與校核,然后在Romax Designer軟件環(huán)境下,對齒輪箱進(jìn)行建模和基本動力學(xué)特性分析計算。建立了齒輪箱的整體結(jié)構(gòu)和各級齒輪副的虛擬模型,并利用Romax的動力學(xué)分析功能,計算齒輪箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件的各階固有頻率和相應(yīng)振型,探討了固有特性對結(jié)構(gòu)共振的影響。在此基礎(chǔ)上,計算了齒輪不同參數(shù)條件下的固有頻率,分析了齒輪主要設(shè)計參數(shù)對固有頻率的影響。 2)研究了基于相位調(diào)諧理論的行星輪系設(shè)計方法,對相位調(diào)諧條件下的齒輪箱動態(tài)特性進(jìn)行模擬分析,探討齒輪箱各級行星輪系主要參數(shù)對其固有特性的影響,為提高傳動系統(tǒng)的傳動性能以及減小系統(tǒng)的振動和噪聲提供了技術(shù)支持。 3)進(jìn)行了5MW雙饋風(fēng)電機組增速齒輪箱參數(shù)的初步設(shè)計,并應(yīng)用Romax Designer軟件建立該齒輪箱的三維虛擬模型,并對其動力學(xué)特性進(jìn)行了計算分析。在以上分析的基礎(chǔ)上,將5MW與1.5MW風(fēng)電發(fā)電機組傳動系統(tǒng)進(jìn)行傳動比、尺寸、齒輪受力及固有特性等的對比。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電機組 齒輪箱 動態(tài)特性 Romax 固有頻率 振型
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景與意義9
• 1.2 風(fēng)電機組齒輪箱發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 風(fēng)電機組齒輪箱技術(shù)現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 風(fēng)電機組齒輪箱動力學(xué)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 風(fēng)電機組齒輪箱設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)12-13
• 1.4 論文研究內(nèi)容13-14
• 第2章 風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析基礎(chǔ)14-22
• 2.1 概述14-15
• 2.2 傳動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)15-17
• 2.3 齒輪傳動系統(tǒng)振動模型17-22
• 2.3.1 直齒圓柱齒輪傳動的扭轉(zhuǎn)振動模型17-20
• 2.3.2 直齒圓柱齒輪傳動的耦合振動模型20-22
• 第3章 風(fēng)電機組齒輪箱結(jié)構(gòu)與建模22-28
• 3.1 風(fēng)電機組傳動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)22-23
• 3.2 研究對象23-25
• 3.2.1 齒輪箱結(jié)構(gòu)描述23-25
• 3.2.2 齒輪參數(shù)設(shè)計25
• 3.3 風(fēng)電機組齒輪箱模型的建立25-27
• 3.3.1 Romax Designer軟件介紹26
• 3.3.2 齒輪箱建模26-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 第4章 齒輪箱固有特性分析28-59
• 4.1 概述28
• 4.2 齒輪箱傳動部件整體固有特性分析28-37
• 4.2.1 固有頻率29-32
• 4.2.2 諧響應(yīng)分析32-34
• 4.2.3 振型34-37
• 4.3 齒輪箱各級齒輪副的固有特性分析37-46
• 4.3.1 低速級固有特性分析37-40
• 4.3.2 中速級固有特性分析40-43
• 4.3.3 高速級固有特性分析43-46
• 4.4 齒輪參數(shù)對整體固有頻率的影響分析46-53
• 4.4.1 模數(shù)的影響47-48
• 4.4.2 齒寬的影響48-50
• 4.4.3 螺旋角的影響50-52
• 4.4.4 齒輪結(jié)構(gòu)形式的影響52-53
• 4.5 齒輪參數(shù)對各級固有頻率的影響53-58
• 4.5.1 模數(shù)的影響53-54
• 4.5.2 齒寬的影響54-56
• 4.5.3 螺旋角的影響56-57
• 4.5.4 齒輪結(jié)構(gòu)形式的影響57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第5章 基于行星傳動相位調(diào)諧理論的固有特性分析59-70
• 5.1 相位調(diào)諧理論59-65
• 5.1.1 相位調(diào)諧理論簡介59-63
• 5.1.2 相位調(diào)諧理論的物理解釋63-65
• 5.2 整體齒輪箱固有頻率65-67
• 5.3 各行星輪齒輪傳動固有頻率67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第6章 5MW風(fēng)電機組齒輪箱模型固有特性分析70-78
• 6.1 參數(shù)化設(shè)計與校核70-73
• 6.2 5MW風(fēng)電機組齒輪箱建模與固有特性分析73-74
• 6.2.1 建立模型73
• 6.2.2 固有特性分析73-74
• 6.3 1.5MW與5MW風(fēng)電機組齒輪箱對比74-76
• 6.4 本章小結(jié)76-78
• 第7章 結(jié)論與展望78-80
• 7.1 結(jié)論78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果83-84
• 致謝84

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