風電增速齒輪傳動的效率與振動研究

【摘要】： 增速齒輪箱是風力發(fā)電增速環(huán)節(jié)的一個重要的部件,而齒輪傳動作減速應用和增速應用在傳動性能方面有較大的差距,主要反映在傳動效率低,溫升、噪聲、振動比減速傳動時嚴重等方面。本文針對齒輪傳動的增速應用,對兩個重要指標——傳動效率和振動進行了系統(tǒng)的研究。 本文按照齒輪嚙合理論推導了齒輪齒面間的滑動速度計算公式,分析了影響滑動速度的因素,研究了滑動速度隨傳動比的變化規(guī)律。在計入摩擦力的情況下對齒輪嚙合力進行了分析,得到了摩擦力對主動輪阻力矩的影響情況。在此基礎上對計入摩擦力的齒輪嚙合功率損失進行了研究。在綜合了國內外對齒輪攪油損失研究的基礎上,給出了齒輪增速攪油損失的計算公式,并分析了諸多因素對攪油損失的影響,在計入攪油損失的基礎上,分析了傳動參數(shù)對傳動效率的影響。 在上述工作的基礎上,導出了考慮嚙合損失、攪油損失和軸承損失的齒輪傳動效率計算式,并進行了大量實驗驗證。結果證明該效率計算式正確可用。 為了解決風電增速箱在實際工程中振動大的問題,本文還以齒輪系統(tǒng)動力學理論為基礎,用集中質量法建立了齒輪系統(tǒng)動力學模型,并利用牛頓法給出了該系統(tǒng)模型的微分方程表達式和矩陣方程,進一步利用陣型疊加法對所研究系統(tǒng)在增速和減速兩種工況下的自由振動和外激勵受迫振動分別進行了響應求解,結果顯示,增速傳動時系統(tǒng)響應的振幅更大,振動嚴重。該工作為解決風電增速箱的振動問題提供了重要理論依據(jù)。 【關鍵詞】：風力發(fā)電機 增速傳動 傳動效率 振動
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題背景和意義8-9
• 1.2 國內外風力發(fā)電現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢9-10
• 1.3 國內外增速齒輪箱的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.4 課題研究的主要內容11-13
• 2 齒面嚙合損失13-30
• 2.1 引言13
• 2.2 齒面滑動速度13-19
• 2.2.1 已知條件14
• 2.2.2 建立坐標系與方程14-16
• 2.2.3 計算兩齒輪在K點的齒面滑動速度16-17
• 2.2.4 實例研究17-19
• 2.3 考慮摩擦力的齒輪副嚙合力分析19-21
• 2.4 摩擦功率損失計算21-25
• 2.4.1 影響摩擦系數(shù)的因素23-24
• 2.4.2 齒輪嚙合磨損功率重合度影響系數(shù)24-25
• 2.5 考慮摩擦損失的嚙合功率計算25-29
• 2.6 小結29-30
• 3 齒輪攪油損失30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 齒輪攪油損失的計算30-32
• 3.3 影響攪油損失的因素32-34
• 3.4 攪油損失對傳動效率的影響34-35
• 3.5 小結35-36
• 4 增/減速齒輪系統(tǒng)動力學36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 齒輪系統(tǒng)分析模型的建立36-39
• 4.3 固有頻率與主陣型39-41
• 4.4 響應求解41-45
• 4.4.1 系統(tǒng)在自由振動下的響應41-43
• 4.4.2 系統(tǒng)在外激勵下的響應43-45
• 4.5 小結45-46
• 5 增速齒輪傳動的試驗研究46-61
• 5.1 齒輪增減速傳動效率理論計算與對比46-50
• 5.2 試驗臺簡介50
• 5.3 實驗方案制定50-53
• 5.3.1 減速實驗方案50-51
• 5.3.2 增速傳動方案51-53
• 5.4 實驗過程53-56
• 5.5 實驗數(shù)據(jù)分析56-60
• 5.5.1 減速工況下傳動效率56-58
• 5.5.2 增速工況下傳動效率58-60
• 5.6 小結60-61
• 6 總結及展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-65
• 研究生期間公開發(fā)表的論文65

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