1.5MW風電增速箱箱體結構及熱分析

【摘要】： 風電增速箱是風電發(fā)電機組中的最重要的機械傳動部件,其性能直接決定風電機組的效率和壽命,通常設計壽命要求達到20年以上。由于其工作環(huán)境惡劣,受到復雜變化的載荷極容易導致增速箱損壞。箱體作為增速箱的重要組成部分,其主要功能是支撐齒輪傳動系統(tǒng)正常穩(wěn)定運轉,同時也具有吸振,阻止箱體內噪聲向外輻射的作用,箱體也是薄弱環(huán)節(jié)之一。所以對箱體進行結構分析具有重要的意義。 本文首先利用SolidWorks對1.5兆瓦的增速箱箱體建立了三維模型,并裝配。接著將其三維模型導入ABAQUS軟件轉換成有限元模型。然后計算箱體在工作中的靜態(tài)載荷,并按余弦分布加載到有限元模型中,對箱體進行了靜力分析,結果表明箱體設計趨于保守,為后續(xù)的結構改進設計提供了理論依據。 在箱體的固有動力學特性分析中,介紹了模態(tài)分析的原理與模態(tài)的提取方法,通過有限元分析,分別獲得了箱體在自由模態(tài)和約束模態(tài)下的固有頻率和振型,并對箱體的動態(tài)特性進行了分析評估。結果表明箱體在傳動系齒輪嚙合的激勵下,會產生局部振動,確定了箱體的共振頻率,為后續(xù)傳動系的優(yōu)化設計奠定了基礎。 最后,分析計算了箱體在傳動過程中的產熱功率,并分析傳動系部分參數(shù)對功率損失的影響。接著在功率損失的基礎上建立了箱體的熱平衡方程,在極低溫-40℃和常溫20℃下,對箱體進行了熱-結構耦合有限元分析,得出了箱體在外部和內部不同對流換熱系數(shù)下的熱力學特性,確定了箱體在工作過程中應力集中位置,為箱體的后續(xù)結構優(yōu)化提供了理論依據。 【關鍵詞】：風力發(fā)電 增速箱 ABAQUS 模態(tài)分析 熱力學分析
【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】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 風力發(fā)電機組國內外發(fā)展概述8-10
• 1.3 齒輪箱的設計制造技術10-11
• 1.4 齒輪箱所存在的問題11-12
• 1.5 本課題的來源,意義及研究內容12-14
• 1.5.1 本課題的來源12
• 1.5.2 選題的意義12-13
• 1.5.3 本課題研究內容13-14
• 2 基于ABAQUS的箱體結構靜力學分析14-25
• 2.1 有限元方法簡介14-15
• 2.2 ABAQUS軟件介紹15-16
• 2.2.1 軟件簡介15
• 2.2.2 ABAQUS的接口工具15-16
• 2.2.3 ABAQUS中單位的統(tǒng)一16
• 2.3 箱體的靜力學分析16-24
• 2.3.1 實體模型建立16-17
• 2.3.2 箱體靜態(tài)載荷計算17-19
• 2.3.3 箱體的靜力有限元分析19-23
• 2.3.4 計算結果及分析23-24
• 2.4 本章小結24-25
• 3 箱體動力學固有特性分析25-39
• 3.1 模態(tài)分析的發(fā)展及意義25-26
• 3.2 有限元分析在動力學中的應用以及理論基礎26-28
• 3.3 振動方法分析28-29
• 3.4 增速箱箱體的模態(tài)分析29-38
• 3.4.1 結構模態(tài)分類29-30
• 3.4.2 箱體模態(tài)分析前處理30
• 3.4.3 箱體的自由模態(tài)分析30-34
• 3.4.4 箱體的約束模態(tài)分析34-37
• 3.4.5 結論37-38
• 3.5 本章小結38-39
• 4 增速箱產熱功率計算及其影響因素39-47
• 4.1 增速箱功率損失的分類39
• 4.2 增速箱的熱源分析39
• 4.3 行星輪系的功率損失39-40
• 4.4 定軸輪系的功率損失40-46
• 4.4.1 齒輪嚙合摩擦功率損失計算40-42
• 4.4.2 影響嚙合效率因素的分析42-44
• 4.4.3 軸承摩擦功率損失計算44-45
• 4.4.4 影響軸承效率因素的分析45-46
• 4.5 本章小結46-47
• 5 增速箱的熱平衡及熱應力分析47-66
• 5.1 傳熱的基本方式47-48
• 5.1.1 熱傳導47
• 5.1.2 熱對流47
• 5.1.3 熱輻射47-48
• 5.2 增速箱的散熱分析48-50
• 5.2.1 箱體表面散熱48-49
• 5.2.2 潤滑油散熱49-50
• 5.3 增速箱的熱平衡溫度計算50-53
• 5.4 傳熱分析有限元法的基本原理53-54
• 5.5 對于穩(wěn)態(tài)傳熱的有限元法介紹54-55
• 5.6 熱應力分析的基本原理55-57
• 5.7 箱體的穩(wěn)態(tài)熱力耦合分析57-65
• 5.7.1 環(huán)境溫度為-40℃計算結果及分析58-63
• 5.7.2 環(huán)境溫度為20℃計算結果及分析63-65
• 5.8 本章小結65-66
• 6 結論與展望66-68
• 6.1 結論66
• 6.2 展望66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-71
• 附錄71

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