变风载下2.5MW风电增速器行星轮系动力学特性分析

【摘要】：风力发电机组各部件中,增速齿轮箱起着非常重要的作用,属于关键部件之一。由于其所受的外部载荷具有时变特性,而且其工作环境在高空架设的机舱中,不便于实时监控及检测,所以增速齿轮箱也是风电机之中故障率极高的部件。2.5MW风电机组增速齿轮箱中低速级选取行星齿轮传动方式,中速级与高速级则选取平行齿轮传动方式,行星轮系兼具结构紧凑、传动比大、变载荷变转速运行等特点,在风机系统中参与传递动力时,由于受到外部时变风载的作用,会使其动力学特性更加复杂。因此研究变风载下2.5MW风电机组行星轮系的动力学特性,可为后续齿轮箱的故障诊断和优化设计奠定良好的基础,用以完成减小风机故障率、延长使用寿命等任务。本文的研究对象为某2.5MW风机行星齿轮传动系统,建立其动力学模型,对其进行了模态分析和动态响应分析。主要研究工作如下：(1)建成了2.5MW风机增速器行星轮系的平移-扭转动力学模型。在综合探究了行星轮系的轴承支撑刚度、齿轮副时变啮合刚度这些内部激励对于系统的影响作用后,利用集中参数法完成了行星轮系平移-扭转耦合动力学模型的建成工作。(2)完成了2.5MW风机行星轮系固有特性的讨论。计算系统的固有频率及固有振型时,对比在啮合刚度均取其平均啮合刚度和三个行星轮在啮合相位差影响下啮合刚度不一致这两种条件下,行星轮系固有特性的不同之处,可得出行星轮啮合相位差对系统固有特性所产生的影响。(3)得到外部风载作用下2.5MW行星轮系的动态响应,并对其进行分析。利用双参数威布尔分布模型来描述随机风速的分布,计算求得了行星轮系在外部风载作用下各构件的振动位移和振动速度,对变风载下风机增速器行星轮系的动态响应展开了讨论,所得结果替2.5MW风机增速器的故障诊断和优化设计奠定了良好的理论基础。 【关键词】：风力发电机 行星齿轮传动系统 随机风速模型 动力学特性
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 第一章 绪论6-13
• 1.1 课题研究背景及意义6-7
• 1.2 随机风速模型研究概况7-8
• 1.3 齿轮系统在动力学领域的研究情况综述8-11
• 1.4 课题主要研究内容11-13
• 第二章 2.5MW风机行星轮系统动力学模型13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 2.5MW风机行星轮系动力学模型的建立步骤13-18
• 2.3 模型物理参数确定18-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 2.5MW风机行星轮系统固有振动特性研究23-32
• 3.1 引言23
• 3.2 系统的固有特性分析理论23-24
• 3.3 求解某2.5MW风机增速器行星轮系的固有特性24-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 变风载激励下2.5MW风机行星轮系统动态响应分析32-47
• 4.1 引言32
• 4.2 动态响应分析理论概述32-33
• 4.3 基于威布尔分布建立随机风速模型的历程33-35
• 4.4 风力发电机增速器的实际输入转矩及输入转速35-42
• 4.5 2.5MW风机行星轮系在时变风载激励下的动态响应42-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 结论与展望47-49
• 5.1 结论47
• 5.2 展望47-49
• 参考文献49-54
• 致谢54-55
• 个人简介及论文发表情况55

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