兆瓦級(jí)以上風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能研究

【摘要】：隨著全球可再生能源市場(chǎng)的迅速發(fā)展和人類(lèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),人們開(kāi)始把目光集中到新能源的開(kāi)發(fā)上來(lái)。風(fēng)力發(fā)電逐漸成為能源工業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中傳遞動(dòng)力的重要部件之一,其傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能,直接影響到整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定了齒輪箱的整體體積。由于風(fēng)力發(fā)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中,它的動(dòng)力源是無(wú)時(shí)無(wú)刻在變化的自然風(fēng)。這必然使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)。為了減小風(fēng)電齒輪箱的體積和減小傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低噪音,需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和模態(tài)進(jìn)行分析。 本文對(duì)1.5MW風(fēng)力發(fā)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的選擇和優(yōu)化并在考慮齒輪嚙合剛度的時(shí)變性、外部激勵(lì)和內(nèi)部激勵(lì)等因素的情況下,對(duì)優(yōu)化后的傳動(dòng)系統(tǒng)建立了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,建立了多自由度的自由振動(dòng)線性微分方程,并對(duì)其進(jìn)行求解,得到傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率和主振型。為下一步對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的研究打下基礎(chǔ)。 本文主要做了以下幾方面的工作: (1)設(shè)計(jì)了一種風(fēng)電齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng),該傳動(dòng)系統(tǒng)采用功率分流式三級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu),第三級(jí)為差動(dòng)行星齒輪。以行星齒輪的總體積作為我們的目標(biāo)函數(shù),以太陽(yáng)輪的齒數(shù)和相關(guān)的比例系數(shù)為設(shè)計(jì)變量,使用MATLAB工具箱里面的fmincon函數(shù)對(duì)我們的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。得到我們最終的設(shè)計(jì)齒數(shù)和比例系數(shù)。 (2)計(jì)算出每一級(jí)的模數(shù),使用Pro/e三維建模軟件,建立行星齒輪、行星架,軸的三維模型。并把它們裝配在一起,從而建立起傳動(dòng)系統(tǒng)的三維模型。 (3)采用集中參數(shù)法建立風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型,把相互嚙合的齒輪等效成一根彈簧和一個(gè)阻尼器。采用石川法[1][2]來(lái)計(jì)算齒輪的嚙合剛度。以第二級(jí)太陽(yáng)輪與行星輪的嚙合剛度為例,進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算。使用拉格朗日方程推導(dǎo)出傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)微分方程。 (4)對(duì)風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)建立16自由度的自由振動(dòng)線性微分方程,使用MATLAB中的EIG命令來(lái)求出系統(tǒng)的固有頻率和主振型。以上的研究可以為設(shè)計(jì)一種質(zhì)量輕,滿(mǎn)足功率要求、成本低的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱提供參考。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 行星齒輪 動(dòng)力學(xué)建模 固有頻率 嚙合剛度
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 論文研究背景及意義10-11
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概述11-15
• 1.2.1 世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況12-13
• 1.2.2 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況13-15
• 1.3 風(fēng)力發(fā)電增速齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)概述15-17
• 1.3.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)15-17
• 1.3.2 風(fēng)力發(fā)電的原理17
• 1.4 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)17-18
• 1.4.1 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱17
• 1.4.2 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)17-18
• 1.5 論文的主要內(nèi)容及課題來(lái)源18-20
• 2 風(fēng)力發(fā)電增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)20-37
• 2.1 功率分流差動(dòng)式增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理20-21
• 2.2 目標(biāo)函數(shù)的建立21-25
• 2.2.1 行星齒輪的傳動(dòng)比21-22
• 2.2.2 行星齒輪傳動(dòng)的同心條件、裝配條件、鄰接條件22-25
• 2.3 目標(biāo)函數(shù)的建立25-30
• 2.3.1 設(shè)計(jì)變量25
• 2.3.2 建立目標(biāo)函數(shù)25-30
• 2.4 行星齒輪的約束條件30-33
• 2.4.1 行星齒輪機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)比30-32
• 2.4.2 行星齒輪機(jī)構(gòu)各級(jí)傳動(dòng)比32
• 2.4.3 各級(jí)太陽(yáng)輪的齒數(shù)限制條件32
• 2.4.4 行星齒輪的參數(shù)n_p 的范圍確定32-33
• 2.4.5 行星齒輪的鄰接條件33
• 2.4.6 行星齒輪系的分流效率33
• 2.5 MATLAB 優(yōu)化工具箱及其求解33-35
• 2.5.1 MATLAB 軟件及優(yōu)化工具箱的概述33-34
• 2.5.2 目標(biāo)函數(shù)的求解34-35
• 2.6 優(yōu)化結(jié)果分析35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 3 風(fēng)力風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的三維模型的建立37-51
• 3.1 PRO/E 參數(shù)化建模概述37
• 3.2 各級(jí)行星齒輪相關(guān)參數(shù)的確定37-41
• 3.2.1 各級(jí)行星齒輪齒數(shù)的確定37-38
• 3.2.2 各級(jí)行星齒輪模數(shù)的確定38-41
• 3.3 增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的三維模型的建立41-50
• 3.3.1 漸開(kāi)線生成原理41-42
• 3.3.2 行星齒輪機(jī)構(gòu)的其他參數(shù)的選擇42-43
• 3.3.3 各級(jí)行星齒輪的三維模型43-49
• 3.3.4 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)三維模型49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模51-73
• 4.1 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基本理論51-52
• 4.1.1 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)概述51
• 4.1.2 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本問(wèn)題51-52
• 4.1.3 齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型類(lèi)型52
• 4.1.4 齒輪動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的求解52
• 4.1.5 齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性52
• 4.2 風(fēng)電發(fā)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的激勵(lì)響應(yīng)52-53
• 4.3 風(fēng)力發(fā)電增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析53-56
• 4.3.1 風(fēng)力發(fā)電增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模53-56
• 4.4 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程56-60
• 4.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度分析60-66
• 4.5.1 齒輪副嚙合剛度60-65
• 4.5.2 太陽(yáng)輪軸的扭轉(zhuǎn)剛度65-66
• 4.5.3 行星架的扭轉(zhuǎn)剛度66
• 4.6 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的阻尼分析66-67
• 4.7 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的外部激勵(lì)分析67
• 4.8 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)振動(dòng)方程的標(biāo)準(zhǔn)形式67-72
• 4.9 本章小結(jié)72-73
• 5 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)求解分析73-80
• 5.1 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)固有頻率和主振型73-74
• 5.2 風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)固有頻率及主振型的求解74-79
• 5.3 本章小結(jié)79-80
• 6 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 本文的主要工作80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文及科研情況86-87
• 致謝87-88

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小波技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在齒輪診斷中的應(yīng)用    田延安;王建文;楊莉;

齒輪摩擦學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望    戚文正;顧曉宏;吳曉鈴;

風(fēng)力發(fā)電及風(fēng)電齒輪箱概述    張立勇;王長(zhǎng)路;劉法根;

合金棒材軋機(jī)的齒輪箱振動(dòng)實(shí)測(cè)分析    魏立群;瞿志豪;陳漢輝;

基于關(guān)聯(lián)維數(shù)的齒輪裂紋監(jiān)測(cè)研究    馮志鵬;Ming J.Zuo;褚福磊;

脈沖性與周期性的利用——齒輪箱故障檢測(cè)方法的內(nèi)在聯(lián)系    林京;

高爐水冷齒輪箱在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)推出    牟玉紅段小朋

杭齒:多舉措推進(jìn)齒輪箱技術(shù)創(chuàng)新    金小萍

南高齒首批消防泵齒輪箱試行成功    蕭芳雯

南京高齒沖刺全球風(fēng)電齒輪箱前三強(qiáng)    秦宵喊

重齒增產(chǎn)風(fēng)電齒輪箱　    劉榮進(jìn)

北京重齒齒輪箱銷(xiāo)售有限公司正式掛牌成立    記者 魏國(guó)林

重慶齒輪箱公司在武漢成立全資銷(xiāo)售公司    駐四川記者 楊貴全 通訊員 高志強(qiáng)

GE進(jìn)軍國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)齒輪箱市場(chǎng)    記者　韓曉霞

重齒新標(biāo)志正式發(fā)布    齒暄

企業(yè)百事 納稅為先    孫勇堅(jiān) 邵輝

柔性銷(xiāo)軸式風(fēng)電齒輪箱動(dòng)力學(xué)研究    徐向陽(yáng)

小波分析在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用    傅瑜

齒輪箱不解體診斷技術(shù)研究    王新晴

基于子系統(tǒng)分析的多維耦合系統(tǒng)功率流傳遞特性研究    張蔚波

基于循環(huán)平穩(wěn)的滾動(dòng)軸承及齒輪微弱故障特征提取應(yīng)用研究    畢果

循環(huán)平穩(wěn)和解調(diào)頻技術(shù)在故障診斷中的研究和應(yīng)用    何俊

大型齒輪傳動(dòng)裝置動(dòng)力學(xué)及故障診斷技術(shù)研究    孔德文

基于粒子群優(yōu)化的齒輪箱智能故障診斷研究    魏秀業(yè)

振動(dòng)信號(hào)處理技術(shù)在直升機(jī)齒輪箱故障診斷中的應(yīng)用    沈國(guó)際

基于多尺度線調(diào)頻小波路徑追蹤的機(jī)械故障診斷方法研究    羅潔思

兆瓦級(jí)以上風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能研究    楊紹波

關(guān)于風(fēng)電機(jī)齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性的分析研究    付松

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱早期故障診斷方法研究    張亮

基于虛擬儀器的大型高速齒輪箱故障診斷系統(tǒng)研究    陳晗霄

某船用齒輪箱的動(dòng)態(tài)特性分析和優(yōu)化研究    薛顯光

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱動(dòng)力學(xué)分析    許琦

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的齒輪箱智能故障診斷技術(shù)的研究    張捷

齒輪箱系統(tǒng)耦合動(dòng)態(tài)特性研究    羅家元

基于小波分析的齒輪箱故障診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用    邢鈞

基于小波—遺傳算法的拖拉機(jī)齒輪箱齒輪故障診斷的研究    魯剛