5MW風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析.pdf

1、大型風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)故障率較高，是引發(fā)風(fēng)電機(jī)組故障停機(jī)的最主要原因之一。風(fēng)電齒輪箱通常為含行星輪系的三級(jí)斜齒輪系統(tǒng)，是具有大傳動(dòng)比、高動(dòng)載的增速系統(tǒng)。葉輪在運(yùn)行過(guò)程中除產(chǎn)生扭矩載荷外，還產(chǎn)生推力、彎矩和剪切等非扭矩載荷，這些載荷通過(guò)主軸傳遞給齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)將引起振動(dòng)加劇、動(dòng)載增大，加速齒輪和軸承等部件的過(guò)早失效。因此，研究齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)固有特性及非扭矩載荷下系統(tǒng)響應(yīng)特性，是實(shí)現(xiàn)其高可靠性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容。本文以某5MW風(fēng)電齒輪傳

2、動(dòng)系統(tǒng)為分析對(duì)象，研究?jī)?nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：
　　(1)開(kāi)展了5MW風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算，考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)各構(gòu)件的三個(gè)平移與三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，分析了各齒輪副沿嚙合作用線的彈性變形，分析了各構(gòu)件廣義坐標(biāo)上受力情況，采用動(dòng)理矩定理建立了齒輪系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，開(kāi)展模態(tài)分析獲得了風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)各階固有頻率及振型，結(jié)果表明高速級(jí)齒輪嚙合頻率共振范圍內(nèi)存在較多階次的固有頻率，該在級(jí)齒輪嚙合激勵(lì)力將引起系統(tǒng)振動(dòng)劇烈，進(jìn)而開(kāi)展了高速級(jí)齒輪

3、接觸有限元分析，獲得了齒輪輪齒應(yīng)力分布。
　　(2)考慮齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)兩級(jí)行星架、三級(jí)傳動(dòng)軸的柔性與行星輪軸承支撐剛度，計(jì)算了齒輪嚙合副的嚙合剛度與阻尼等參數(shù)，采用ADAMS軟件建立系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，研究了非扭轉(zhuǎn)載荷作用下齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性，通過(guò)與單一扭矩載荷下系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)對(duì)比，分析表明非扭矩載荷將引起低速級(jí)齒輪振動(dòng)位移和動(dòng)態(tài)嚙合力顯著增大，構(gòu)件柔性有利于傳動(dòng)平穩(wěn)；分析了行星輪系的均載特性，討論了齒輪嚙合剛度參數(shù)對(duì)