變風(fēng)速運(yùn)行控制下風(fēng)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性及其于動(dòng)力學(xué)的可靠性研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的日益加劇和人們對(duì)新能源開(kāi)發(fā)的迫切需求，風(fēng)能作為高效的清潔能源正逐漸為人們所重視，因此風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，而作為風(fēng)電核心設(shè)備的增速箱，因其工作在柔性支撐下的高空環(huán)境、嚴(yán)寒酷暑及變載荷等復(fù)雜工況下，是風(fēng)電設(shè)備故障率最高的部件之一，故須對(duì)其進(jìn)行深入的動(dòng)力學(xué)和基于動(dòng)力學(xué)的可靠性研究，為風(fēng)電增速箱的正常運(yùn)行提供保障。
　　 本文受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助，以變速變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象，基于其在隨機(jī)風(fēng)況下的

2、運(yùn)行控制策略得到了風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的外部激勵(lì)，并在考慮了齒輪系統(tǒng)的多種內(nèi)部激勵(lì)的條件下，建立了該齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪軸承耦合動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)值分析法求得該齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在內(nèi)外激勵(lì)的共同作用下的動(dòng)態(tài)特性，最后根據(jù)動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果對(duì)風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性建模與評(píng)估。論文的主要研究工作包括：
　　 ①以1.5 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪和軸承耦合動(dòng)力學(xué)模型，綜合考慮齒輪的扭轉(zhuǎn)變形、齒輪時(shí)

3、變嚙合剛度、綜合嚙合誤差、軸承的剛度、及軸的扭轉(zhuǎn)變形等內(nèi)部激勵(lì)，推導(dǎo)出動(dòng)力學(xué)方程。
　　 ②研究了風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程中各個(gè)參數(shù)計(jì)算方法，特別對(duì)外部激勵(lì)進(jìn)行了較為細(xì)致的研究，采用基于數(shù)值模擬的自回歸(AR)模型來(lái)模擬實(shí)際風(fēng)速，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組在變風(fēng)速條件下的運(yùn)行控制策略，基于不同風(fēng)速下的最佳控制轉(zhuǎn)速和最佳控制槳距角求得風(fēng)電機(jī)組的實(shí)時(shí)風(fēng)能利用系數(shù)，從而獲得傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)變輸入轉(zhuǎn)矩激勵(lì)。
　　 ③編程計(jì)算出整個(gè)風(fēng)電齒輪

4、傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，包括齒輪系統(tǒng)的固有頻率和振型，并得到齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在時(shí)變外部激勵(lì)和時(shí)變內(nèi)部激勵(lì)共同作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，齒輪副之間的動(dòng)態(tài)嚙合力以及動(dòng)態(tài)軸承力。
　　 ④對(duì)齒輪的各種失效形式進(jìn)行了分析，建立齒輪可靠性評(píng)估模型，基于動(dòng)力學(xué)研究得到的各齒輪副的動(dòng)態(tài)嚙合力對(duì)各個(gè)齒輪構(gòu)件的可靠度進(jìn)行評(píng)估；建立軸承可靠性評(píng)估模型，基于動(dòng)力學(xué)研究得到的軸承動(dòng)態(tài)接觸力，對(duì)軸承進(jìn)行了基于動(dòng)力學(xué)的可靠性評(píng)估；最后建立風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型，求