NW型大功率風電增速器均載性能研究

【摘要】：能源短缺問題已經(jīng)成為當今世界關注的話題,風能作為清潔、可再生能源,其開發(fā)利用成為人們研究的熱門課題。目前,風電齒輪裝備正朝著大功率和高可靠性方向發(fā)展,對風電增速箱系統(tǒng)的設計和系統(tǒng)維護提出了更高的要求?？紤]到風電增速箱狹小的安裝環(huán)境和惡劣的工作條件,齒輪箱系統(tǒng)體積優(yōu)化設計成為風電設備設計制造的重要環(huán)節(jié)。風電齒輪傳動系統(tǒng)中行星輪均勻分布結構能實現(xiàn)功率分流功能,良好的均載性能是實現(xiàn)這一功能的重要保障。 本文以大功率風電增速器行星齒輪傳動為研究對象,建立動力學分析方程,研究行星齒輪均載特性,建立系統(tǒng)可靠度評估模型對齒輪傳動系統(tǒng)進行體積優(yōu)化設計,基于宏觀參數(shù)優(yōu)化結果進行齒輪均載性能研究。 首先,建立齒輪傳動系統(tǒng)動力學分析方程,模型中考慮齒輪的徑向、軸向和切向自由度,同時對系統(tǒng)受到的外部激勵、時變剛度激勵、誤差激勵和阻尼激勵進行了詳細的分析。 第二,分析系統(tǒng)動力學均載特性,通過求解均載動力學方程得到兩級行星輪傳動均載系數(shù),同時研究內(nèi)齒圈、行星輪、太陽輪和行星輪軸軸承的制造誤差及安裝誤差等對均載系數(shù)的影響。 第三,基于宏觀參數(shù)優(yōu)化研究行星齒輪傳動均載性能,以體積最小為目標函數(shù)建立系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化模型,分析了齒輪傳動間載荷系數(shù),通過求解系統(tǒng)動力學分析方程得到齒輪各自由度的振動位移和沿嚙合線上位移,以此為基礎求解使用系數(shù)和動載數(shù)。動力學分析得到使用系數(shù)和動載系數(shù)為輸入條件,保證系統(tǒng)可靠度,以體積最小為目標函數(shù)建立參數(shù)優(yōu)化模型?；趦?yōu)化結果分析了系統(tǒng)在不同可靠度工況下減重比例和行星齒輪傳動均載系數(shù),比較優(yōu)化前后系統(tǒng)均載性能。 最后,圖形用戶界面的設計實現(xiàn),基于系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化模型,利用MATLAB作為工具實現(xiàn)了優(yōu)化模型的GUI程序編寫。 【關鍵詞】：風電增速器 均載特性 參數(shù)優(yōu)化 圖形用戶界面
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM315;TH132.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景和意義10
• 1.2 風電齒輪箱概述10-13
• 1.2.1 國內(nèi)外風力發(fā)電現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 風電齒輪箱的結構形式12-13
• 1.3 齒輪傳動系統(tǒng)動力學及可靠性設計及優(yōu)化現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 齒輪傳動系統(tǒng)動力學研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 齒輪系統(tǒng)可靠性設計及優(yōu)化現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究的研究內(nèi)容17-19
• 2 NW型風電增速箱動力學模型建立19-30
• 2.1 前言19
• 2.2 等效力學模型的建立19-22
• 2.3 動力學分析模型系統(tǒng)激勵及主要參數(shù)22-24
• 2.3.1 外部輸入激勵22-23
• 2.3.2 時變剛度激勵23-24
• 2.3.3 誤差激勵和阻尼24
• 2.4 行星輪系分析模型的建立24-29
• 2.4.1 彈性變形協(xié)調(diào)條件25-26
• 2.4.2 輸入級行星輪系分析模型26-27
• 2.4.3 中間級行星輪系分析模型27-28
• 2.4.4 輸出級行星輪系分析模型28
• 2.4.5 分析模型中主要參數(shù)的說明及計算28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 3 行星齒輪傳動均載性能研究30-43
• 3.1 前言30
• 3.2 行星齒輪傳動系統(tǒng)誤差分析30-33
• 3.3 均載系數(shù)方程建立33
• 3.4 動力學均載結果分析33-42
• 3.4.1 風電齒輪箱參數(shù)和誤差值分析34
• 3.4.2 風電齒輪箱行星輪均載系數(shù)34-36
• 3.4.3 單一誤差對均載系數(shù)的影響36-40
• 3.4.4 綜合誤差對均載系數(shù)的影響40-42
• 3.5 本章小結42-43
• 4 面向均載性能的風電齒輪傳動系統(tǒng)的宏觀參數(shù)優(yōu)化43-72
• 4.1 前言43
• 4.2 齒輪傳動的載荷系數(shù)分析43-51
• 4.2.1 系統(tǒng)動力學位移響應43-47
• 4.2.2 齒輪使用系數(shù)和動載系數(shù)分析47-51
• 4.3 齒輪傳動系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化51-66
• 4.3.1 齒輪可靠性評估模型52-56
• 4.3.2 靠度分配56
• 4.3.3 輸入級傳動系統(tǒng)的宏觀參數(shù)優(yōu)化56-60
• 4.3.4 中間級傳動系統(tǒng)的宏觀參數(shù)優(yōu)化60-62
• 4.3.5 輸出級傳動系統(tǒng)的宏觀參數(shù)優(yōu)化62-65
• 4.3.6 風電齒輪傳動系統(tǒng)的宏觀參數(shù)優(yōu)化結果分析65-66
• 4.4 宏觀參數(shù)優(yōu)化對系統(tǒng)均載性能的影響66-71
• 4.4.1 可靠度R_s=0.99工況下參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)均載系數(shù)66-67
• 4.4.2 可靠度R_s=0.999工況下參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)均載系數(shù)67-69
• 4.4.3 可靠度R_s=0.9999工況下參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)均載系數(shù)69-70
• 4.4.4 宏觀參數(shù)優(yōu)化前后系統(tǒng)均載性能對比70-71
• 4.5 本章小結71-72
• 5 優(yōu)化模型的MATLAB GUI程序?qū)崿F(xiàn)72-80
• 5.1 前言72
• 5.2 MATLAB GUI簡介72-73
• 5.2.1 MATLAB特點優(yōu)勢72
• 5.2.2 GUI設計原則和流程72-73
• 5.3 參數(shù)優(yōu)化程序界面實現(xiàn)73-79
• 5.3.1 可視化界面布置73-74
• 5.3.2 動力學載荷分析程序界面運行74-76
• 5.3.3 參數(shù)優(yōu)化分析程序界面運行76-79
• 5.4 本章小結79-80
• 結論80-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況86-87
• 致謝87-88

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