本文關(guān)鍵詞：湍流風(fēng)速下風(fēng)電機(jī)組齒輪箱齒輪疲勞分析

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【摘要】：風(fēng)力發(fā)電作為新能源發(fā)電技術(shù)的代表,在全球范圍內(nèi)發(fā)展規(guī)模日益擴(kuò)大。齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件,長(zhǎng)期在交變載荷下工作,其內(nèi)部構(gòu)件極易因疲勞而損壞。風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中風(fēng)載荷的隨機(jī)性和難以預(yù)測(cè)性增加了齒輪疲勞損傷計(jì)算和壽命預(yù)測(cè)的難度。本文主要針對(duì)湍流風(fēng)速下MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱進(jìn)行疲勞分析。主要研究?jī)?nèi)容包括：首先,建立湍流風(fēng)速模型和風(fēng)輪空氣動(dòng)力學(xué)模型,研究齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)外部激勵(lì)。其次,建立簡(jiǎn)化齒輪載荷傳動(dòng)系統(tǒng)模型和純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型,分別求得不同湍流強(qiáng)度和平均風(fēng)速作用下齒輪載荷—時(shí)間歷程,運(yùn)用雨流計(jì)數(shù)法處理統(tǒng)計(jì)循環(huán)載荷,采用Miner線性疲勞累積損傷理論估算齒輪十分鐘短期疲勞損傷。然后,采用頻譜法估算純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上的齒輪十分鐘短期疲勞損傷,綜合對(duì)比了采用時(shí)域法估算簡(jiǎn)化齒輪載荷模型、純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上的齒輪疲勞損傷和采用頻譜法估算純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上的齒輪疲勞損傷,探討了平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度對(duì)齒輪疲勞損傷的影響。結(jié)果表明彈性的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)緩沖了由湍流風(fēng)速引起的外部轉(zhuǎn)矩激勵(lì),減輕了外部激勵(lì)波動(dòng)對(duì)齒輪的剛性沖擊,減小了齒輪疲勞損傷。最后,提出了一種將SCADA系統(tǒng)記錄的每十分鐘低頻風(fēng)速信號(hào)重構(gòu)成高頻信號(hào)的方法,采用不同的疲勞損傷計(jì)算方法計(jì)算了在役風(fēng)電機(jī)組在發(fā)生行星輪斷齒故障前不同時(shí)間階段內(nèi)的疲勞損傷。結(jié)果表明重構(gòu)出SCADA高頻信號(hào),在考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)彈性動(dòng)力學(xué)特性基礎(chǔ)上運(yùn)用時(shí)域疲勞損傷計(jì)算方法估算齒輪疲勞損傷的有效性。本文的研究為風(fēng)電機(jī)組齒輪箱設(shè)計(jì)階段通過(guò)分析激勵(lì)與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為以達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)；提出的基于SCADA低頻信號(hào)重構(gòu)出高頻信號(hào)并預(yù)測(cè)齒輪疲勞損傷為在役風(fēng)電機(jī)組齒輪疲勞壽命監(jiān)測(cè)提供了方法和借鑒。
【關(guān)鍵詞】：湍流 風(fēng)電機(jī)組 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) 疲勞損傷 計(jì)算方法 SCADA
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10-12
• 1.2 風(fēng)電機(jī)組疲勞壽命研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的來(lái)源、意義和研究?jī)?nèi)容14-16
• 1.3.1 本文來(lái)源14
• 1.3.2 本文的研究意義14-15
• 1.3.3 本文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-16
• 2 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱疲勞分析理論基礎(chǔ)16-24
• 2.1 疲勞載荷統(tǒng)計(jì)處理和載荷譜編制16-18
• 2.1.1 疲勞載荷統(tǒng)計(jì)處理16-17
• 2.1.2 載荷譜編制17-18
• 2.2 材料疲勞性能18-19
• 2.2.1 S-N曲線18
• 2.2.2 P-S-N曲線18-19
• 2.2.3 P-S-N曲線修正19
• 2.3 疲勞累積損傷理論19-20
• 2.4 頻譜方法計(jì)算疲勞損傷20-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本原理及模型24-32
• 3.1 隨機(jī)風(fēng)速模型24-29
• 3.1.1 平均風(fēng)速25-26
• 3.1.2 脈動(dòng)風(fēng)速26
• 3.1.3 湍流模型26-29
• 3.2 空氣動(dòng)力學(xué)模型29-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 4 風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析32-48
• 4.1 風(fēng)電機(jī)組齒輪載荷簡(jiǎn)化模型32-36
• 4.1.1 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)外部激勵(lì)32-33
• 4.1.2 齒輪應(yīng)力分析33-36
• 4.2 風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)純扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)模型36-46
• 4.2.1 系統(tǒng)坐標(biāo)系37
• 4.2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)主要激勵(lì)分析37-39
• 4.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)各構(gòu)件之間相對(duì)位移39-40
• 4.2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型求解40
• 4.2.5 風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)40-43
• 4.2.6 風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)嚙合力分析43-45
• 4.2.7 風(fēng)電機(jī)組齒輪齒根彎曲應(yīng)力分析45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-48
• 5 齒輪應(yīng)力統(tǒng)計(jì)與疲勞損傷分析48-64
• 5.1 齒輪齒根彎曲應(yīng)力—時(shí)間歷程統(tǒng)計(jì)48-52
• 5.1.1 簡(jiǎn)化模型中齒輪應(yīng)力—時(shí)間歷程統(tǒng)計(jì)48-50
• 5.1.2 動(dòng)力學(xué)模型中齒輪應(yīng)力—時(shí)間歷程統(tǒng)計(jì)分析50-52
• 5.2 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)疲勞損傷分析52-54
• 5.3 頻譜方法計(jì)算齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)疲勞損傷54-62
• 5.5 本章小結(jié)62-64
• 6 SCADA數(shù)據(jù)分析64-72
• 6.1 數(shù)據(jù)分析64-66
• 6.2 風(fēng)速分布統(tǒng)計(jì)66-69
• 6.3 計(jì)算齒輪疲勞損傷69-71
• 6.4 本章小結(jié)71-72
• 7 結(jié)論與展望72-74
• 7.1 主要結(jié)論72-73
• 7.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄79

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 程國(guó)明;鄭耘;;對(duì)齒輪材料的研究[J];消費(fèi)導(dǎo)刊;2010年08期

2 М.П.НОВИКОВ ,程┌，

本文編號(hào)：994407