基于模態(tài)綜合法2MW風電增速箱柔體動力學分析及優(yōu)化設計.pdf

1、近年來風力發(fā)電得益于人們對環(huán)境問題的重視，傳動技術的進步和發(fā)電效率的提高，已再次進入高速發(fā)展的快車道。風機中的增速齒輪箱（下文簡稱增速箱）是整個風電系統(tǒng)的核心設備，因為其常年工作在嚴寒酷暑、載荷多變、多復雜工況的惡劣環(huán)境，所以其各方面性能好壞直接決定了整機的整體性能。而發(fā)生共振又是導致系統(tǒng)故障的主要因素，所以有必要對其進行較準確的動力學分析，預判共振點，進而有針對性地進行優(yōu)化，保障風力發(fā)電機增速箱的平穩(wěn)運行。
　　本課題來源于株洲

2、高精傳動技術有限公司2MW風電齒輪箱研發(fā)項目。為采用柔性體建模和求解，引述了動態(tài)子結構法中的模態(tài)綜合法，采用該方法對傳動系統(tǒng)進行柔性化處理。將傳動系統(tǒng)按部件劃分為若干子結構，運用有限元軟件A BAQ US計算各子結構自由模態(tài)，并在多體動力學軟件SIMPACK中進行模態(tài)綜合，計算系統(tǒng)固有頻率。運用甄別共振點的四條原則，排查出系統(tǒng)潛在共振點。采取系統(tǒng)固有頻率與激勵產生的擾頻相互錯開的措施，對其進行優(yōu)化。通過試驗驗證了本文計算方法與系統(tǒng)優(yōu)化方

3、法可行。
　　本文主要研究內容與成果如下：
　　(1)在動力學問題中，滾動軸承的剛度計算是否準確直接關系到系統(tǒng)動態(tài)響應解的真實性。本課題從滾動軸承靜力學和運動學分析方法著手，綜合考慮各滾動體所受載荷和實際接觸角均不相同等因素，采用變形協(xié)調原理和Hertz彈性接觸理論，推導其基于時變載荷的5乘5剛度矩陣。
　　(2)本課題選用基于模態(tài)綜合法理論的動力學系統(tǒng)建模方式，旨在計算出更接近真實的系統(tǒng)頻率特性。結合ABAQUS和S

4、IMPACK聯(lián)合仿真計算，求解得整個風電增速齒輪箱的固有頻率。再根據頻率原則、阻尼原則、能量原則和同一速度級能量原則，結合系統(tǒng)Campbell圖，排查其潛在共振點。
　　(3)通過優(yōu)化結構以調整系統(tǒng)固有頻率。通過改變與共振點頻率相對應的傳動軸齒輪副的大齒輪齒數(shù)以調整激擾頻率。以系統(tǒng)固有頻率和激擾頻率錯開的方式，作為移除共振點方法，使系統(tǒng)不在共振點工作。
　　(4)參照行業(yè)內振動測試國際標準，確定試驗方案。通過采用專業(yè)測試設備