本文關(guān)鍵詞：半直驅(qū)風力發(fā)電機行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學建模與分析

  更多相關(guān)文章： 半直驅(qū)風電 行星齒輪動力學 集中參數(shù)法 動態(tài)響應(yīng) 多體動力學

【摘要】：半直驅(qū)風力機具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量減輕、傳動環(huán)節(jié)易于維護、可靠性大幅提高、成本減小等優(yōu)點使其成為風力發(fā)電的主要發(fā)展機型與技術(shù)方向。由于風力發(fā)電機需在較高的轉(zhuǎn)速下工作,而風輪機受到的風力風速很低,所以需要采用增速齒輪箱來實現(xiàn)速度的提高。相對于定軸輪系,行星齒輪系統(tǒng)具有體積小、承載能力大、工作平穩(wěn)的特點,故增速齒輪箱中多采用行星齒輪系統(tǒng)來實現(xiàn)增速。風力機長期在復雜工況條件下工作,振動噪聲較大,齒輪箱易發(fā)生故障,其使用壽命往往達不到其設(shè)計壽命。因此本文針對半直驅(qū)風力發(fā)電機增速系統(tǒng)復雜工況下振動噪聲大、故障率高的問題,運用集中質(zhì)量參數(shù)法和ADAMS動力學仿真的方法,采用理論分析與試驗研究相結(jié)合的手段,開展了1.5MW半直驅(qū)風力發(fā)電機行星齒輪傳動系統(tǒng)的兩種方法的動力學建模與分析工作,深化理解半直驅(qū)風電傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性,為提升風電傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能及可靠性奠定基礎(chǔ)。本人的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：1)對滿足1.5MW半直驅(qū)風力發(fā)電機運行條件下的行星齒輪傳動系統(tǒng)進行參數(shù)匹配并對主要零部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并進行三維裝配,求得各構(gòu)件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量,并為后面進行ADAMS仿真做準備。2)基于牛頓第二定律,運用集中質(zhì)量參數(shù)法建立半直驅(qū)風電的單級行星齒輪系統(tǒng)的平移-扭轉(zhuǎn)耦合動力學模型,求解了該系統(tǒng)的固有頻率。建模時考慮把矩形波進行傅里葉級數(shù)展開并略去高階項后簡化得到的時變嚙合剛度,并根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速和負載條件求解了該行星齒輪系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。由計算結(jié)果可知兆瓦級的發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)各構(gòu)件的振動位移達到了0.1mm數(shù)量級,振動幅度較大,說明了研究其振動性能的必要性。3)對1.5MW風力發(fā)電行星齒輪系統(tǒng)進行ADAMS動力學仿真分析,得到各齒輪間的動態(tài)嚙合力及各構(gòu)件的振動位移。將集中參數(shù)法的結(jié)果與ADAMS仿真結(jié)果進行對比分析。4)根據(jù)相似模型理論設(shè)計半直驅(qū)風電傳動縮比齒輪箱,并對其進行集中參數(shù)建模與ADAMS仿真分析,以便進一步將理論結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析。5)在75kW傳動裝置實驗臺上進行縮比齒輪箱行星齒輪傳動系統(tǒng)的振動測試,測量了齒輪箱的振動加速度,采用數(shù)值積分法計算了振動速度及振動位移。對比分析了太陽輪、齒圈及行星架的振動計算結(jié)果、仿真結(jié)果和測試數(shù)據(jù),驗證了動力學模型的正確性和兩種方法對比分析的可行性。最后驗證了采用相似模型理論對半直驅(qū)風電行星齒輪傳動系統(tǒng)的進行動力學分析的可行性。
【關(guān)鍵詞】：半直驅(qū)風電 行星齒輪動力學 集中參數(shù)法 動態(tài)響應(yīng) 多體動力學
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 半直驅(qū)風力發(fā)電研究13-18
• 1.2.1 國內(nèi)外風力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 風力發(fā)電機14-17
• 1.2.3 半直驅(qū)風力發(fā)電現(xiàn)狀17-18
• 1.3 行星齒輪動力學研究18-20
• 1.4 本文研究內(nèi)容20-22
• 第二章 兆瓦級半直驅(qū)風電行星齒輪系統(tǒng)建模及求解22-50
• 2.1 半直驅(qū)風電行星齒輪參數(shù)匹配與結(jié)構(gòu)設(shè)計22-27
• 2.1.1 材料選擇22
• 2.1.2 主要參數(shù)的確定22-25
• 2.1.3 主要零部件設(shè)計25-27
• 2.2 齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性研究的內(nèi)容27-30
• 2.2.1 動態(tài)特性研究的內(nèi)容27
• 2.2.2 研究模型27-29
• 2.2.3 齒輪系統(tǒng)建模的方法29-30
• 2.3 動力學模型建立30-37
• 2.3.1 行星齒輪系統(tǒng)模型的建立30-32
• 2.3.2 各構(gòu)件的動力學方程32-34
• 2.3.3 系統(tǒng)動力學方程34
• 2.3.4 系統(tǒng)參數(shù)分析34-37
• 2.4 固有特性分析37-40
• 2.4.1 固有特性的求解37-38
• 2.4.2 行星齒輪系統(tǒng)的固有頻率38-40
• 2.5 動態(tài)響應(yīng)求解40-48
• 2.5.1 系統(tǒng)動力學方程求解方法40-41
• 2.5.2 系統(tǒng)動力學方程求解41-42
• 2.5.3 系統(tǒng)動力學響應(yīng)42-48
• 2.6 本章小結(jié)48-50
• 第三章 基于ADAMSD的兆瓦級半直驅(qū)風電行星齒輪系統(tǒng)仿真50-62
• 3.1 ADAMS動力學理論及軟件介紹50-53
• 3.1.1 ADAMS動力學理論50-52
• 3.1.2 齒輪傳動系統(tǒng)的ADAMS仿真研究52-53
• 3.2 半直驅(qū)風電行星齒輪系統(tǒng)ADAMS模型的建立53-57
• 3.2.1 行星齒輪系統(tǒng)的建模仿真步驟53
• 3.2.2 ADAMS中的接觸力53-56
• 3.2.3 基于ADAMS的系統(tǒng)模型的建立56-57
• 3.3 行星齒輪系統(tǒng)ADAMS仿真57-60
• 3.3.1 系統(tǒng)模型檢驗58
• 3.3.2 齒輪系統(tǒng)多剛體動力學分析58-60
• 3.4 集中參數(shù)法與ADAMS仿真結(jié)果對比分析60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 第四章 半直驅(qū)風電機行星傳動縮比齒輪箱動力學分析62-72
• 4.1 相似模型理論63
• 4.2 行星傳動縮比齒輪系統(tǒng)集中參數(shù)建模及求解63-69
• 4.2.1 行星傳動縮比齒輪系集中參數(shù)建模63-64
• 4.2.2 行星傳動縮比齒輪系統(tǒng)動力學方程求解64-69
• 4.3 行星傳動縮比齒輪系統(tǒng)ADAMS仿真69-71
• 4.3.1 行星傳動縮比齒輪系統(tǒng)ADAMS模型69
• 4.3.2 行星傳動縮比齒輪系統(tǒng)ADAMS仿真結(jié)果69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 行星齒輪系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)實驗72-80
• 5.1 實驗?zāi)康?/span>72-73
• 5.2 系統(tǒng)實驗平臺組成73-74
• 5.3 系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)測試74-78
• 5.3.1 理論嚙合頻率的計算74
• 5.3.2 振動測點的選擇74-75
• 5.3.3 振動測試75
• 5.3.4 試驗測試數(shù)據(jù)75-78
• 5.4 結(jié)果對比分析78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻84-88
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表學術(shù)論文和參與的科研項目88-90
• 附錄B 動力學模型系數(shù)矩陣90-91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 劉忠明;段守敏;王長路;;風力發(fā)電齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)的發(fā)展與展望[J];機械傳動;2006年06期

2 楊建明,張策;行星齒輪傳動的固有頻率對設(shè)計參數(shù)的靈敏度分析[J];機械設(shè)計;2001年04期

3 宋軼民;許偉東;張策;王世宇;;2K-H行星傳動的修正扭轉(zhuǎn)模型建立與固有特性分析[J];機械工程學報;2006年05期

4 王世宇;宋軼民;張策;沈兆光;楊通強;;行星齒輪傳動的共振失效概率[J];天津大學學報;2005年12期

5 潛波;巫世晶;周廣明;李洪武;胡培林;李永軍;;行星齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2009年20期

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本文編號：945994