风电增速齿轮传动的效率与振动研究

【摘要】： 增速齿轮箱是风力发电增速环节的一个重要的部件,而齿轮传动作减速应用和增速应用在传动性能方面有较大的差距,主要反映在传动效率低,温升、噪声、振动比减速传动时严重等方面。本文针对齿轮传动的增速应用,对两个重要指标——传动效率和振动进行了系统的研究。 本文按照齿轮啮合理论推导了齿轮齿面间的滑动速度计算公式,分析了影响滑动速度的因素,研究了滑动速度随传动比的变化规律。在计入摩擦力的情况下对齿轮啮合力进行了分析,得到了摩擦力对主动轮阻力矩的影响情况。在此基础上对计入摩擦力的齿轮啮合功率损失进行了研究。在综合了国内外对齿轮搅油损失研究的基础上,给出了齿轮增速搅油损失的计算公式,并分析了诸多因素对搅油损失的影响,在计入搅油损失的基础上,分析了传动参数对传动效率的影响。 在上述工作的基础上,导出了考虑啮合损失、搅油损失和轴承损失的齿轮传动效率计算式,并进行了大量实验验证。结果证明该效率计算式正确可用。 为了解决风电增速箱在实际工程中振动大的问题,本文还以齿轮系统动力学理论为基础,用集中质量法建立了齿轮系统动力学模型,并利用牛顿法给出了该系统模型的微分方程表达式和矩阵方程,进一步利用阵型叠加法对所研究系统在增速和减速两种工况下的自由振动和外激励受迫振动分别进行了响应求解,结果显示,增速传动时系统响应的振幅更大,振动严重。该工作为解决风电增速箱的振动问题提供了重要理论依据。 【关键词】：风力发电机 增速传动 传动效率 振动
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题背景和意义8-9
• 1.2 国内外风力发电现状和发展趋势9-10
• 1.3 国内外增速齿轮箱的发展现状10-11
• 1.4 课题研究的主要内容11-13
• 2 齿面啮合损失13-30
• 2.1 引言13
• 2.2 齿面滑动速度13-19
• 2.2.1 已知条件14
• 2.2.2 建立坐标系与方程14-16
• 2.2.3 计算两齿轮在K点的齿面滑动速度16-17
• 2.2.4 实例研究17-19
• 2.3 考虑摩擦力的齿轮副啮合力分析19-21
• 2.4 摩擦功率损失计算21-25
• 2.4.1 影响摩擦系数的因素23-24
• 2.4.2 齿轮啮合磨损功率重合度影响系数24-25
• 2.5 考虑摩擦损失的啮合功率计算25-29
• 2.6 小结29-30
• 3 齿轮搅油损失30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 齿轮搅油损失的计算30-32
• 3.3 影响搅油损失的因素32-34
• 3.4 搅油损失对传动效率的影响34-35
• 3.5 小结35-36
• 4 增/减速齿轮系统动力学36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 齿轮系统分析模型的建立36-39
• 4.3 固有频率与主阵型39-41
• 4.4 响应求解41-45
• 4.4.1 系统在自由振动下的响应41-43
• 4.4.2 系统在外激励下的响应43-45
• 4.5 小结45-46
• 5 增速齿轮传动的试验研究46-61
• 5.1 齿轮增减速传动效率理论计算与对比46-50
• 5.2 试验台简介50
• 5.3 实验方案制定50-53
• 5.3.1 减速实验方案50-51
• 5.3.2 增速传动方案51-53
• 5.4 实验过程53-56
• 5.5 实验数据分析56-60
• 5.5.1 减速工况下传动效率56-58
• 5.5.2 增速工况下传动效率58-60
• 5.6 小结60-61
• 6 总结及展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-65
• 研究生期间公开发表的论文65

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