風(fēng)電增速器振動狀態(tài)監(jiān)測研究

【摘要】： 風(fēng)電增速器作為風(fēng)電系統(tǒng)的重要組成部分，其振動狀態(tài)直接影響風(fēng)力機的運行性能。因而研究齒輪增速器的振動狀態(tài)，優(yōu)化測點布置并對其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，保證增速器的穩(wěn)定運行具有重要意義。本文以大連重工起重集團(tuán)生產(chǎn)的兆瓦級風(fēng)電增速器為研究對象，為了對其進(jìn)行合理的測點布置需要掌握其機械結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行運動學(xué)分析，掌握各個構(gòu)件的運動學(xué)性能，通過對系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析以及現(xiàn)場振動試驗來確定測點布置。 本文首先闡述了課題研究的背景、意義以及齒輪系統(tǒng)動力學(xué)分析的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，同時對兆瓦級風(fēng)電增速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，畫出了系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)簡圖，并對其進(jìn)行了運動學(xué)分析，計算了各級齒輪系統(tǒng)的特征頻率。 介紹了齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)分析方法的理論基礎(chǔ)。以高速軸傳動齒輪系統(tǒng)為研究對象，建立了齒輪接觸有限元模型，并計算了任意時刻的綜合嚙合剛度，運用Matlab曲線擬合工具箱得到了輪齒綜合嚙合剛度曲線及其方程。在此基礎(chǔ)上建立了齒輪傳動系統(tǒng)的非線性動力學(xué)方程，采用Runge-kutta法對系統(tǒng)的微分方程進(jìn)行了求解，分析了剛度激勵對高速軸系統(tǒng)性能的影響。 建立了高速軸的三維有限元模型，并用彈簧單元模擬其兩端軸承，對其進(jìn)行了有限元動力學(xué)分析，得到了高速軸兩端軸承處的振動響應(yīng)。 為了研究高速軸齒輪系統(tǒng)綜合嚙合剛度對整個系統(tǒng)的影響，建立了增速器箱體的三維有限元模型，對增速器箱體進(jìn)行了模態(tài)分析，揭示了箱體的固有振動特性。并在此基礎(chǔ)上運用模態(tài)疊加法，對齒輪箱體在剛度激勵下的振動響應(yīng)進(jìn)行了分析計算，揭示了增速齒輪箱系統(tǒng)的在剛度激勵下的動態(tài)響應(yīng)，并得到了某些關(guān)鍵部位的振動形式。 最后，在上述理論分析的基礎(chǔ)上，分析了各個關(guān)鍵部位處節(jié)點的振動響應(yīng)，并在對應(yīng)部位布置測點進(jìn)行了現(xiàn)場振動檢測實驗，對比分析了實驗所得數(shù)據(jù)與理論計算數(shù)據(jù)，優(yōu)化了增速器狀態(tài)監(jiān)測測點的布置，為以后的增速器振動狀態(tài)的在線監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電增速器 狀態(tài)監(jiān)測 時變嚙合剛度 有限元 動力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TB533
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題的研究背景8-9
• 1.2 文獻(xiàn)綜述9-13
• 1.2.1 齒輪箱系統(tǒng)振動監(jiān)測研究發(fā)展概況9-10
• 1.2.2 齒輪系統(tǒng)動力學(xué)研究發(fā)展概況10-12
• 1.2.3 有限元法的發(fā)展及其在軸系研究中的應(yīng)用12-13
• 1.3 本課題的研究意義和內(nèi)容13-15
• 1.3.1 課題來源及意義13
• 1.3.2 本文的主要內(nèi)容13-15
• 2 風(fēng)電增速器運動學(xué)分析15-20
• 2.1 風(fēng)電增速器系統(tǒng)分析15
• 2.2 風(fēng)電增速器運動學(xué)分析及其特征頻率計算15-19
• 2.2.1 第一級行星齒輪傳動16-17
• 2.2.2 第二級行星齒輪傳動17-18
• 2.2.3 第三級定軸傳動18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-20
• 3 齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析方法基礎(chǔ)20-30
• 3.1 齒輪嚙合動態(tài)激勵基本原理20-22
• 3.1.1 激勵的類型和性質(zhì)20-21
• 3.1.2 齒輪嚙合剛度動態(tài)激勵基本原理21-22
• 3.2 輪齒嚙合綜合剛度及其計算方法22-25
• 3.2.1 嚙合綜合剛度22-24
• 3.2.2 輪齒彈性變形的計算24
• 3.2.3 輪齒變形計算的數(shù)值方法24-25
• 3.3 齒輪系統(tǒng)振動分析模型25-29
• 3.3.1 齒輪系統(tǒng)振動分析模型的分類26
• 3.3.2 齒輪副扭轉(zhuǎn)振動分析模型26-28
• 3.3.3 分析模型主要參數(shù)28-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 4 增速器高速軸動力學(xué)分析30-46
• 4.1 輪齒嚙合綜合剛度的計算30-34
• 4.1.1 齒輪接觸有限元模型的建立30-33
• 4.1.2 輪齒嚙合綜合剛度的計算33-34
• 4.2 輸出軸剛度激勵數(shù)值分析計算34-39
• 4.2.1 振動微分方程的簡化34-35
• 4.2.3 Runge-Kutta法簡介35-38
• 4.2.4 Matlab數(shù)值仿真及結(jié)果分析38-39
• 4.3 輸出軸剛度激勵有限元模擬39-45
• 4.3.1 ANSYS瞬態(tài)動力學(xué)分析簡介39-40
• 4.3.2 輸出軸剛度激勵特性的有限元模擬與仿真40-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 5 測點布置優(yōu)化46-64
• 5.1 增速器箱體模態(tài)分析46-50
• 5.1.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)46-47
• 5.1.2 箱體有限元模型的建立47-48
• 5.1.3 箱體模態(tài)分析48-50
• 5.2 箱體動態(tài)激勵分析及測點布置50-56
• 5.2.1 有限元求解動力特性方法理論50-51
• 5.2.2 箱體動態(tài)激勵下的響應(yīng)分析51-56
• 5.3 振動檢測試驗56-60
• 5.3.1 實驗介紹56-57
• 5.3.2 箱體振動監(jiān)測測點布置57-58
• 5.3.3 實驗數(shù)據(jù)58-60
• 5.4 數(shù)據(jù)對比分析60-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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