隨機(jī)風(fēng)載下兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及有限元分析.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是建立在環(huán)境惡劣的荒野高空上，交通不便，而且現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正向著大型化、巨型化發(fā)展，更加大了風(fēng)電機(jī)組維修成，因此對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性和穩(wěn)定性提出了很高的要求。而在所有的風(fēng)電機(jī)組失效原因中，傳動(dòng)鏈系統(tǒng)在受外界動(dòng)態(tài)載荷和自身內(nèi)部時(shí)變激勵(lì)載荷的耦合作用下，引起系統(tǒng)各個(gè)部件出現(xiàn)非線性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，致使傳動(dòng)鏈系統(tǒng)中部件的失效比例占風(fēng)機(jī)部件失效的絕大部分。因此研究風(fēng)力機(jī)在當(dāng)?shù)靥囟ㄗ匀伙L(fēng)速環(huán)境下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性響應(yīng)問(wèn)題

2、是關(guān)系到風(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)久可靠運(yùn)行的重要理論支持。
　　本文以2WM風(fēng)力機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)為研究對(duì)象，利用達(dá)朗貝爾原理建立了考慮齒輪時(shí)變嚙合剛度、時(shí)變嚙合阻尼、時(shí)變嚙合激勵(lì)下，包括風(fēng)輪、主軸、由兩級(jí)行星輪和一級(jí)平行軸齒輪組成增速箱的整個(gè)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的非線性耦合動(dòng)力學(xué)方程，并利用Matlab編程進(jìn)行數(shù)值動(dòng)態(tài)響應(yīng)仿真。最后對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)中最重要的部件齒輪箱中齒輪副，做了相關(guān)的有限元分析。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1

3、)風(fēng)速模型的建立:通過(guò)兩參數(shù)的weibull風(fēng)速模型，建立了西北酒泉地區(qū)自然風(fēng)速模型。在以該風(fēng)速模型為基礎(chǔ)的前提下結(jié)合2WM風(fēng)電機(jī)組參數(shù)為研究對(duì)象獲得風(fēng)輪在自然風(fēng)速作用下的轉(zhuǎn)矩曲線，也即得到了風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的隨機(jī)時(shí)變輸入外載荷。
　　(2)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的建立:采用集中質(zhì)量法，利用達(dá)朗伯原理建立了風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的純扭轉(zhuǎn)彈性動(dòng)力學(xué)模型。動(dòng)力學(xué)方程建立過(guò)程中以風(fēng)輪獲得的時(shí)變隨風(fēng)轉(zhuǎn)矩為外載荷，并且充分考慮了齒輪箱巾齒輪間的

4、時(shí)變嚙合剛度、時(shí)變嚙合阻尼、時(shí)變嚙合誤差等因素對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。
　　(3)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng):利用Matlab通過(guò)Runge-Kutta法，編寫程序求解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，得到風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)在外界激勵(lì)和內(nèi)部激勵(lì)共同作用下傳動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部件的振動(dòng)響應(yīng)，如盤類零件的振動(dòng)位移、振動(dòng)速度、齒輪副間動(dòng)態(tài)嚙合力，以及整個(gè)系統(tǒng)的固有模態(tài)等。
　　(4)齒輪副的有限元分析:利用Ansys中自帶的APDL語(yǔ)言建立齒輪箱中齒輪副的有限元模