【摘要】： 增速傳動(dòng)齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最重要的組成部件之一,其工作性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)功率的不斷提高,以及齒輪箱所處的高空支架和變載荷工況等惡劣的運(yùn)行環(huán)境,對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝等提出了特殊要求,其動(dòng)力學(xué)行為的研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)課題。由于我國(guó)國(guó)產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的振動(dòng)噪聲普遍比國(guó)外產(chǎn)品嚴(yán)重,因此齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲研究便成為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化中亟待解決的重要課題之一。 論文課題受國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和國(guó)家支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助,以1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,在全面考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的內(nèi)部激勵(lì)和由風(fēng)速變化引起的外部激勵(lì)的情況下,通過有限元方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性研究,對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱的設(shè)計(jì)和振動(dòng)噪聲的控制具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。 具體的研究工作如下: ①用有限元法建立了包含齒輪副、傳動(dòng)軸和箱體的齒輪系統(tǒng)完整的動(dòng)力學(xué)模型,該模型較好地反映了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)各部分的動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)。 ②全面研究了齒輪系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生機(jī)理,用有限元分析方法和誤差近似等效方法模擬了齒輪嚙合時(shí)的內(nèi)部激勵(lì),并給出了由風(fēng)速變化引起的外部激勵(lì),為齒輪系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)分析作好了準(zhǔn)備。 ③用I-DEAS軟件對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了有限元模態(tài)分析,得到了系統(tǒng)的前10階固有特性。分析結(jié)果表明在使用過程中不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。 ④全面考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部激勵(lì)和外部激勵(lì),利用振型疊加法對(duì)齒輪箱系統(tǒng)進(jìn)行了振動(dòng)響應(yīng)有限元數(shù)值模擬,得出在動(dòng)態(tài)激勵(lì)下齒輪箱的振動(dòng)時(shí)域響應(yīng),結(jié)果具有良好規(guī)律性,增速箱的振動(dòng)烈度為0.6026,表明齒輪箱振動(dòng)情況良好,符合風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用要求。 ⑤在求得系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用結(jié)構(gòu)噪聲分析方法,預(yù)估系統(tǒng)在計(jì)算點(diǎn)的結(jié)構(gòu)噪聲。計(jì)算結(jié)果證明,結(jié)構(gòu)噪聲的峰值發(fā)生在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的嚙合頻率的倍頻處。 ⑥以振動(dòng)加速度最小為目標(biāo),以動(dòng)應(yīng)力和位移為約束條件對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì),分析了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果,降低了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)幅值和動(dòng)態(tài)變形。
【圖文】：

圖 1.1 齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象 圖 1.2 齒輪傳動(dòng)斷齒圖Fig.1.1 Tooth surface corrosive pitting Fig.1.2 Tooth fracture of gear-box齒輪箱的工作主體是齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來自外界風(fēng)載荷的沖擊、齒輪副嚙合剛度的變化以及由于誤差等原因都可能導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)激勵(lì)頻率與齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率相等或相近時(shí)，振動(dòng)幅值達(dá)到最大，振動(dòng)最劇烈，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致齒輪箱的破壞、傳動(dòng)系統(tǒng)失效。因此，有必要對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行研究。1.4 國(guó)內(nèi)外齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究狀況隨著現(xiàn)代齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)其動(dòng)態(tài)性能提出了越來越高的要求。對(duì)齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲的嚴(yán)格要求，促使人們?cè)邶X輪動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行深入的研究。近幾十年來，在以齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性分析方面取得了不少的研究成果，并逐步應(yīng)用到齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。1991 年，，Kahraman[13]考慮時(shí)變嚙合剛度和直齒輪傳動(dòng)的間隙非線性因素，

圖 1.1 齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象 圖 1.2 齒輪傳動(dòng)斷齒圖Fig.1.1 Tooth surface corrosive pitting Fig.1.2 Tooth fracture of gear-box齒輪箱的工作主體是齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)軸，風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，來自外界風(fēng)載荷的沖擊、齒輪副嚙合剛度的變化以及由于誤差等原因都可能導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)激勵(lì)頻率與齒輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率相等或相近時(shí)，振動(dòng)幅值達(dá)到最大，振動(dòng)最劇烈，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致齒輪箱的破壞、傳動(dòng)系統(tǒng)失效。因此，有必要對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性進(jìn)行研究。1.4 國(guó)內(nèi)外齒輪系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究狀況隨著現(xiàn)代齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)其動(dòng)態(tài)性能提出了越來越高的要求。對(duì)齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲的嚴(yán)格要求，促使人們?cè)邶X輪動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行深入的研究。近幾十年來，在以齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性分析方面取得了不少的研究成果，并逐步應(yīng)用到齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。1991 年，Kahraman[13]考慮時(shí)變嚙合剛度和直齒輪傳動(dòng)的間隙非線性因素，
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2590271