【摘要】：因加工裝配誤差、材料缺陷和使用磨損等,風電齒輪傳動系統(tǒng)參數(shù)存在不確定性。隨機風速引起的輸入載荷不確定性以及時變嚙合剛度、齒側間隙引起的非線性時變內部激勵,加之多級增速齒輪傳動,導致風電齒輪傳動系統(tǒng)的不確定性問題更為突出。因樣本信息匱乏且獲取成本高昂,傳統(tǒng)隨機方法和模糊方法難以處理此類不確定性動力學問題。區(qū)間方法是一類較新的不確定性分析方法,對樣本信息要求低,可以處理樣本信息缺乏下的不確定性問題。本文基于區(qū)間數(shù)學理論,針對風電齒輪傳動系統(tǒng)發(fā)展了不確定性分析方法,并應用于其非線性動力學特性中的不確定性分析。論文主要工作包括:1)首先將區(qū)間數(shù)學理論引入到風電齒輪傳動系統(tǒng)的不確定性分析中,提出了基于區(qū)間的一般齒輪系統(tǒng)不確定性分析方法,將其應用于典型風電純扭轉齒輪系統(tǒng)的不確定性分析,驗證了該方法的可行性和有效性。2)考慮風電齒輪傳動系統(tǒng)的隨機受載特點,將上述齒輪系統(tǒng)區(qū)間分析方法進行拓展,用于隨機風激勵下風電齒輪系統(tǒng)動態(tài)響應區(qū)間分析。對考慮湍流分量的隨機風激勵下的一級行星-兩級平行齒輪系統(tǒng),分析了不確定性系統(tǒng)參數(shù)對風電齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)響應特性的影響規(guī)律。結果表明:行星級剛度參數(shù)的不確定性僅對各傳動級動態(tài)響應中的行星級嚙合頻率有影響;中間級和高速級剛度參數(shù)的不確定性對中、高速傳動級動態(tài)響應均有明顯影響。3)針對嚙合剛度參數(shù)激勵、齒側間隙等引起的非線性不確定性動力學問題,提出了區(qū)間諧波平衡法,并研究了區(qū)間不確定性參數(shù)對系統(tǒng)非線性動力學特性的影響規(guī)律。結果表明,該方法既保持了區(qū)間分析方法的精度,同時有效提高了計算效率。4)試驗研究了不同動力學參數(shù)存在不確定性時的齒輪系統(tǒng)動態(tài)響應特性,并與理論結果進行對比分析,兩者得到的系統(tǒng)動態(tài)響應規(guī)律基本一致。研究成果將對風電裝備的性能和可靠性提高具有重要意義。
[Abstract]:Because of machining and assembling errors, material defects and wear, the parameters of wind power gear transmission system are uncertain. The uncertainty of input load and time-varying meshing stiffness caused by random wind speed, the nonlinear time-varying internal excitation caused by tooth clearance, and the multi-stage acceleration gear drive make the uncertainty problem of wind power gear transmission more prominent. Because of the lack of sample information and the high cost of obtaining samples, traditional stochastic methods and fuzzy methods are difficult to deal with such uncertain dynamics problems. Interval method is a new kind of uncertainty analysis method, which requires less sample information and can deal with the uncertainty problem under the lack of sample information. Based on the theory of interval mathematics, this paper develops an uncertainty analysis method for wind power gear transmission system, and applies it to the uncertainty analysis of its nonlinear dynamic characteristics. The main work of this paper includes: (1) first, the interval mathematics theory is introduced into the uncertainty analysis of the gear transmission system of wind power, and an interval based uncertainty analysis method for the general gear system is proposed. The method is applied to the uncertainty analysis of a typical wind power pure torsional gear system, and the feasibility and effectiveness of the method are verified. 2) considering the random load characteristics of the wind power gear transmission system, the interval analysis method of the gear system mentioned above is extended. It is applied to the interval analysis of dynamic response of wind power gear system under random wind excitation. In this paper, the influence of uncertain system parameters on the dynamic response characteristics of wind power gear transmission system is analyzed for the first-order planet-two-stage parallel gear system under random wind excitation with turbulent components. The results show that the uncertainty of the star-level stiffness parameters only affects the planetary meshing frequency in the dynamic response of each transmission level, and the uncertainty of the intermediate and high-speed stiffness parameters is the same as that of the planetary meshing frequency. The dynamic response of high speed transmission stage has obvious influence on 3. 3) aiming at the nonlinear uncertain dynamics problems caused by meshing stiffness parameter excitation and tooth side clearance, the interval harmonic balance method is proposed. The influence of interval uncertain parameters on the nonlinear dynamic characteristics of the system is studied. The results show that this method not only keeps the precision of interval analysis method, but also improves the calculation efficiency effectively.) the dynamic response characteristics of gear system with uncertain dynamic parameters are studied by experiments. Compared with the theoretical results, the dynamic response of the two systems is basically the same. The research results will be of great significance to improve the performance and reliability of wind power equipment.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315;TH132.41

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本文編號：2177789