本文關鍵詞：兆瓦級風電齒輪箱的疲勞可靠性研究

  更多相關文章： 風電齒輪箱 有限元分析 動力學仿真 疲勞可靠性

【摘要】：增速箱是風力發(fā)電機中的重要部件，隨著風電機組向著大型化與運行環(huán)境更加復雜化的方向發(fā)展，要求其應具有更高的可靠性，研究復雜載荷下大功率齒輪箱結構的疲勞壽命及疲勞可靠性，提高其抗疲勞性能，對于大型風電機組零部件關鍵技術的突破，提升我國風電裝備技術水平，促進風電產業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 本文以某型號2.5MW的風電齒輪箱為研究對象，對齒輪箱傳動系統(tǒng)關鍵零部件的強度與疲勞壽命及疲勞可靠性作了研究。主要工作內容有： （1）根據風機設計的載荷標準，基于線性濾波法模擬了風機工作時的隨機風速，并依據風輪葉片氣動理論與風機控制特性計算了齒輪箱在多種等級風速下的外部載荷；建立了風機主傳動鏈的等效剛性動力學模型，依據等效剛性動力學模型，，計算了風機緊急停機時的制動載荷，為極限強度分析提供加載依據。 （2）利用有限元方法對齒輪箱的關鍵傳動部件作了強度與剛度校核、高速軸的模態(tài)轉頻校核；分析了柔性銷軸在多行星輪傳動中的均載作用。 （3）把齒輪箱中因受載變形較大的行星架，柔性銷軸當做柔性體，結合各等級風速下齒輪箱的外載荷對齒輪箱進行了剛柔耦合的動力學仿真，得到了各傳動部件的載荷譜；利用得到的零部件載荷譜進行了瞬態(tài)有限元分析，得到各零件的動態(tài)應力應變。 （4）利用疲勞分析軟件結合零件靜態(tài)及瞬態(tài)有限元分析結果，對齒輪箱傳動系統(tǒng)中的行星架與各齒輪零件進行了不同可靠度條件下的疲勞壽命預測，并計算出各零件在規(guī)定設計壽命下的疲勞可靠度。
【關鍵詞】：風電齒輪箱 有限元分析 動力學仿真 疲勞可靠性
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM315;TH132.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究的背景及研究意義8-13
• 1.2 風電齒輪箱的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.1 風電齒輪箱整體研究狀況13-14
• 1.2.2 風電齒輪箱疲勞與可靠性的研究狀況14
• 1.3 論文研究的主要內容與技術路線14-16
• 1.4 本章小結16-17
• 第二章 風電齒輪箱外部載荷分析17-34
• 2.1 風機載荷設計標準17-20
• 2.2 風況模擬20-26
• 2.2.1 平均風速的分布特征20-21
• 2.2.2 時程風速模擬21-26
• 2.3 風電齒輪箱外部激勵載荷26-32
• 2.3.1 正常發(fā)電時的受載情況26-28
• 2.3.2 制動極限載荷28-32
• 2.4 本章小結32-34
• 第三章 齒輪箱各級傳動部件的極限強度、模態(tài)與柔性銷軸的均載特性分析34-51
• 3.1 幾何模型的建立34-35
• 3.2 極限強度分析35-44
• 3.2.1 齒輪箱極限強度計算標準35-37
• 3.2.2 齒輪箱低速級傳動的極限強度分析37-42
• 3.2.3 齒輪箱中間級傳動的極限強度分析42-44
• 3.2.4 齒輪箱高速級傳動的極限強度分析44
• 3.3 高速軸模態(tài)轉頻校驗44-45
• 3.4 柔性銷軸的均載特性分析45-49
• 3.4.1 柔性銷軸行星傳動介紹45-47
• 3.4.2 柔性銷軸行星傳動均載特性分析47-49
• 3.5 本章小結49-51
• 第四章 風電齒輪箱傳動系統(tǒng)的動力學仿真51-63
• 4.1 關于齒輪傳動動力學模型的建立51-53
• 4.2 基于 Adams 的齒輪箱傳動系統(tǒng)的剛柔耦合動力學仿真53-56
• 4.2.1 柔性體模態(tài)中性文件的制作54
• 4.2.2 仿真參數(shù)的設置54-56
• 4.3 仿真結果分析56-60
• 4.3.1 平穩(wěn)啟動狀況56-58
• 4.3.2 額定等級風速下的工作狀況58-60
• 4.4 動力學分析載荷結果的輸出及應用60-62
• 4.5 本章小結62-63
• 第五章 疲勞壽命與可靠度計算63-79
• 5.1 疲勞基本理論的介紹63-68
• 5.1.1 疲勞壽命分析方法概述63-64
• 5.1.2 疲勞載荷譜介紹64-65
• 5.1.3 材料的疲勞性能65
• 5.1.4 疲勞累積損傷理論65-67
• 5.1.5 基于應力-強度干涉模型的可靠性設計方法67-68
• 5.2. 結構的疲勞壽命計算68-76
• 5.2.1 基于有限元的虛擬疲勞壽命預測68-70
• 5.2.2 柔性銷軸與套筒的疲勞壽命估計70-72
• 5.2.3 齒輪的疲勞壽命估計72-76
• 5.3 疲勞可靠度的計算76-78
• 5.4 本章小結78-79
• 第六章 總結與展望79-81
• 6.1 全文總結79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻81-85
• 致謝85-86
• 附錄86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 李國云;秦大同;;風力發(fā)電機齒輪箱加速疲勞試驗技術分析[J];重慶大學學報;2009年11期

2 劉錫良,周穎;風荷載的幾種模擬方法[J];工業(yè)建筑;2005年05期

3 孔勤建;;我國風電齒輪箱行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展中的問題與對策[J];風能;2011年07期

4 Dipl.-Ing.R.Grzy bowsk;Dr.-Ing.K.Steing rover;吳強;張妤;宣安光;;風電主齒輪箱技術規(guī)范標準化剖析[J];電氣制造;2010年03期

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

6 張立勇;王長路;劉法根;;風力發(fā)電及風電齒輪箱概述[J];機械傳動;2008年06期

7 王晶晶;吳曉鈴;;風電齒輪箱的發(fā)展及技術分析[J];機械傳動;2008年06期

8 劉忠明;尚珍;董進朝;張和平;張志宏;;風電增速箱齒輪設計計算若干問題探討[J];機械傳動;2008年06期

9 王國軍;閻清東;項昌樂;陳欣;;齒輪隨機疲勞載荷計數(shù)方法研究[J];機械強度;2006年04期

10 秦大同;周志剛;楊軍;陳會濤;;隨機風載作用下風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)可靠性分析[J];機械工程學報;2012年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前1條

1 楊軍;風力發(fā)電機行星齒輪傳動系統(tǒng)變載荷激勵動力學特性研究[D];重慶大學;2012年

本文編號：902287