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兆瓦级风电机组齿轮箱动力学仿真与分析

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 18:56:31
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兆瓦级风电机组齿轮箱动力学仿真与分析【摘要】:风力发电机组是将风能转化为电能的设备,其运行的性能直接影响着能量转换效率和发电量。齿轮箱是双馈式风电机组的关键部件,由于风电机组所处环

【摘要】:风力发电机组是将风能转化为电能的设备,其运行的性能直接影响着能量转换效率和发电量。齿轮箱是双馈式风电机组的关键部件,由于风电机组所处环境和所受载荷的特殊性,造成了齿轮箱的高故障率。通过对风电机组齿轮箱的动力学特性分析,可以保证其设计质量,降低故障率,提高风电机组整体运行的可靠性。 本文以并网双馈风电机组的增速齿轮箱为对象,在虚拟环境下建模,并进行了设计校核和动特性分析。主要完成以下工作: 1)以1.5MW风电机组齿轮箱(两级行星轮+一级平行轴圆柱齿轮传动)为对象,首先对其设计参数进行分析计算与校核,然后在Romax Designer软件环境下,对齿轮箱进行建模和基本动力学特性分析计算。建立了齿轮箱的整体结构和各级齿轮副的虚拟模型,并利用Romax的动力学分析功能,计算齿轮箱内旋转部件的各阶固有频率和相应振型,探讨了固有特性对结构共振的影响。在此基础上,计算了齿轮不同参数条件下的固有频率,分析了齿轮主要设计参数对固有频率的影响。 2)研究了基于相位调谐理论的行星轮系设计方法,对相位调谐条件下的齿轮箱动态特性进行模拟分析,探讨齿轮箱各级行星轮系主要参数对其固有特性的影响,为提高传动系统的传动性能以及减小系统的振动和噪声提供了技术支持。 3)进行了5MW双馈风电机组增速齿轮箱参数的初步设计,并应用Romax Designer软件建立该齿轮箱的三维虚拟模型,并对其动力学特性进行了计算分析。在以上分析的基础上,将5MW与1.5MW风电发电机组传动系统进行传动比、尺寸、齿轮受力及固有特性等的对比。 【关键词】:风电机组 齿轮箱 动态特性 Romax 固有频率 振型
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH132.41
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-9
  • 第1章 绪论9-14
  • 1.1 研究背景与意义9
  • 1.2 风电机组齿轮箱发展现状9-12
  • 1.2.1 风电机组齿轮箱技术现状9-11
  • 1.2.2 风电机组齿轮箱动力学研究现状11-12
  • 1.3 风电机组齿轮箱设计标准12-13
  • 1.4 论文研究内容13-14
  • 第2章 风力发电机组结构动力学分析基础14-22
  • 2.1 概述14-15
  • 2.2 传动系统动力学基础15-17
  • 2.3 齿轮传动系统振动模型17-22
  • 2.3.1 直齿圆柱齿轮传动的扭转振动模型17-20
  • 2.3.2 直齿圆柱齿轮传动的耦合振动模型20-22
  • 第3章 风电机组齿轮箱结构与建模22-28
  • 3.1 风电机组传动系统的基本结构22-23
  • 3.2 研究对象23-25
  • 3.2.1 齿轮箱结构描述23-25
  • 3.2.2 齿轮参数设计25
  • 3.3 风电机组齿轮箱模型的建立25-27
  • 3.3.1 Romax Designer软件介绍26
  • 3.3.2 齿轮箱建模26-27
  • 3.4 本章小结27-28
  • 第4章 齿轮箱固有特性分析28-59
  • 4.1 概述28
  • 4.2 齿轮箱传动部件整体固有特性分析28-37
  • 4.2.1 固有频率29-32
  • 4.2.2 谐响应分析32-34
  • 4.2.3 振型34-37
  • 4.3 齿轮箱各级齿轮副的固有特性分析37-46
  • 4.3.1 低速级固有特性分析37-40
  • 4.3.2 中速级固有特性分析40-43
  • 4.3.3 高速级固有特性分析43-46
  • 4.4 齿轮参数对整体固有频率的影响分析46-53
  • 4.4.1 模数的影响47-48
  • 4.4.2 齿宽的影响48-50
  • 4.4.3 螺旋角的影响50-52
  • 4.4.4 齿轮结构形式的影响52-53
  • 4.5 齿轮参数对各级固有频率的影响53-58
  • 4.5.1 模数的影响53-54
  • 4.5.2 齿宽的影响54-56
  • 4.5.3 螺旋角的影响56-57
  • 4.5.4 齿轮结构形式的影响57-58
  • 4.6 本章小结58-59
  • 第5章 基于行星传动相位调谐理论的固有特性分析59-70
  • 5.1 相位调谐理论59-65
  • 5.1.1 相位调谐理论简介59-63
  • 5.1.2 相位调谐理论的物理解释63-65
  • 5.2 整体齿轮箱固有频率65-67
  • 5.3 各行星轮齿轮传动固有频率67-69
  • 5.4 本章小结69-70
  • 第6章 5MW风电机组齿轮箱模型固有特性分析70-78
  • 6.1 参数化设计与校核70-73
  • 6.2 5MW风电机组齿轮箱建模与固有特性分析73-74
  • 6.2.1 建立模型73
  • 6.2.2 固有特性分析73-74
  • 6.3 1.5MW与5MW风电机组齿轮箱对比74-76
  • 6.4 本章小结76-78
  • 第7章 结论与展望78-80
  • 7.1 结论78-79
  • 7.2 展望79-80
  • 参考文献80-83
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果83-84
  • 致谢84


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