风力发电增速箱齿轮传动系统动态特性研究

论文摘要

随着能源和环境问题日趋严峻,风能作为一种新型可再生能源在世界范围内得到广泛的应用。由于风力发电机组工作环境较为恶劣,导致国产风电机组常发生故障。大量的实践证明,齿轮增速箱是风电机组发生故障较多的一个重要环节。研究风载荷条件下风力发电齿轮增速箱传动系统的动态特性是解决目前国内风力设备设计制造问题的迫切任务之一。论文课题基于重庆市科技计划项目的资助,以大功率风力发电增速箱齿轮传动系统为研究对象,研究了风力发电增速箱齿轮传动系统在外部风载和内部激励共同作用下系统的动态特性。主要的研究工作有:①采用Lagrange方程推导了风力发电增速箱齿轮传动系统的非线性动力学方程,方程中考虑了时变啮合刚度、误差激励、啮合阻尼等参数。②计算了风力发电增速箱齿轮传动系统中内、外啮合的非线性时变啮合刚度和齿轮啮合的误差激励。详细分析了由风载引起的系统外部激励,得出了风力载荷的分布图。③使用子空间迭代法分析了系统的固有特性,求得了系统的固有频率和主振型。④运用Gill数值积分方法求解了风力发电增速箱齿轮传动系统非线性微分方程,获得了系统时域和频域的响应。对风力发电齿轮传动系统的动态特性进行了较为全面的研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源与研究的意义
• 1.2 风力发电增速箱齿轮传动系统动态特性研究的国内外现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.4 小结
• 2 风力发电齿轮箱传动系统的动力学建模
• 2.1 引言
• 2.2 齿轮箱结构简介
• 2.3 风力发电增速箱齿轮传动系统的非线性动力学建模
• 2.3.1 齿轮系统的非线性动力学模型
• 2.3.2 广义坐标的变换
• 2.4 小结
• 3 风力发电增速箱齿轮传动系统激励的数值分析
• 3.1 引言
• 3.2 齿轮副的内部激励
• 3.2.1 齿轮啮合综合刚度及其计算方法
• 3.2.2 误差激励
• 3.3 齿轮轴的扭转刚度计算
• 3.4 外部激励
• 3.5 小结
• 4 齿轮传动系统动力学模型数值计算方法
• 4.1 引言
• 4.2 解析谐波平衡法
• 4.3 数值积分法
• 4.3.1 Gill 数值积分法的基本原理
• 4.3.2 Gill 方法求解的初值条件
• 4.4 小结
• 5 风力发电增速箱齿轮传动系统动态特性分析
• 5.1 引言
• 5.2 系统固有特性分析方法与结果
• 5.2.1 固有频率与主振型
• 5.2.2 系统固有频率及主振型的求解方法
• 5.3 系统的固有特性分析结果
• 5.4 风力发电增速箱齿轮传动系统动态特性分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目