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

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

风电增速箱结构设计探讨    汤克平

风力发电机齿轮箱虚拟样机建模与动态特性分析    谭昕;陈定方;

大型风电机组传动系统动力学仿真分析    丁习坤;孙文磊;

风力发电及风电齿轮箱概述    张立勇;王长路;刘法根;

国内外风电持续迅猛发展    施鹏飞;

行星传动基本参数选择理论的再认识    张策,王世宇,宋轶民,杨通强

大型水平轴风力机传动系统的动力学研究    陈严,欧阳高飞,叶枝全

行星齿轮传动的基本参数对动态特性的影响    王世宇,宋轶民,张策,许伟东

齿轮系统动力学的理论体系    王建军,李润方

基于相位调谐的直齿行星齿轮传动动力学理论与实验研究    王世宇

兆瓦级风力发电机组的动力学分析    张晨晨

风力发电机齿轮箱的齿轮转子系统动力学的分析与研究    刘莹

大型风电齿轮箱关键设计技术研究    董进朝

基于虚拟样机的大型风电机组齿轮传动系统冲击特性分析    陈绍军

风力发电机组传动系统性能研究    柯伟

风力发电增速装置的研究    佘勃强

兆瓦级风力发电机组关键部件动态特性研究    孟凡君

风电机组传动系统失效分析与动态设计方法初步研究    李喜梅

兆瓦级风电齿轮箱设计与研究    凡增辉

大型风电机组齿轮箱疲劳特性数值模拟    张红磊

改性聚丙烯塑料贮槽有限元计算及强度校核    胡国栋;常春梅;吴学纲;张金伟;王永卫;

光纤针头座注塑模具设计    付宏生;沈建新;刘华刚;

新型铁水预处理测温取样装置的研制    金洪廉;金海林;

马钢CCPP机组三菱发电机定子更换方案的优化    王成舟;

机构创新设计在型面联接中应用研究    贾文友;刘莉;王幼民;

一种新型冰箱内胆自动切边机的开发    张建国;鲁炜;吕健;

履带式行走装置用组合式驱动轮设计    张曦;

辊底式炉炉辊设计中的几个问题分析    汪爱群;

LB13A薄片粉碎机传动总成改造    王建军;王尚荣;顾永强;张盛斌;

高速搅拌机的结构改进    冯本秀;郝其昌;

设计4100mm轧机弯辊块更换工具提高设备检修效率    郭建卫;张飞;

电动汽车导轨式电池快速更换结构设计    李博;

电动汽车导轨式电池快速更换结构设计    李博;

风电齿轮箱振动信号的倒频谱分析    滕伟;武鑫;高青风;柳亦兵;

掘进机负荷传感液压系统优缺点的研究分析    章鑫;

新型防喷器移送装置的研究与应用    朱奇;侯勇俊;

高压压球机轴承箱设计方案的改进    蒋晓妍;张凤杰;

R0110铸造对开机匣支撑与底座结构设计与强度分析    王雪芹;

皮带运输机下托辊支架改进    罗宏;马新财;

7YGS-45型自走式双轨道果园运输机设计与实验    邢军军;李善军;张衍林;

车用动力总成结构振动噪声的虚拟预测与分析技术研究    郭磊

数控机床高速液压动力卡盘的研究    周城

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

不确定参数机构动力分析与动力可靠性优化    魏永祥

菱形车悬架系统优化设计与动力学分析    毛建中

风电机组振动监测与故障诊断研究    刘文艺

博弈与规制：中国风电产业发展中的政府行为研究    王成仁

螺旋锥齿轮多体多自由度非线性动力学研究    冯治恒

风力发电机组控制策略优化与实验平台研究    刘军

Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计    孙威

基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计    岳光亮

正交三自由度并联机构动力学分析    赵进科

软管滚筒驱动装置设计与研究    王松

自动化弹库接口技术及碰撞动力特性研究    李鸿飞

高弹性联轴器动态特性试验台研究    毕国军

风力发电齿轮箱非线性耦合动态特性研究    赵飞

含齿形误差的齿轮传动接触分析与修形研究    刘振国

粉末药型罩压制设备与工艺研究    王丙云

斜齿轮多间隙非线性耦合系统动力学研究    郭磊

风力发电机组齿轮箱的运行维护    崔军;

渐开线齿轮内啮合传动的约束条件分析    姚文席

有损伤齿轮点蚀疲劳寿命预测计算方法    蒙进暹，朱孝录

风力发电机组的传动装置    张展

风电增速箱结构设计探讨    汤克平

随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度    许洪斌;祖世华;

滚动轴承寿命预测计算新方法    查全,程俊景

Tallian轴承寿命理论解读    杨晓蔚,赵韩,金银木

滚动轴承寿命理论的发展    王献锋,陈科,赖俊贤,王金钧

滚动轴承疲劳寿命的影响因素    鄢建辉,汪久根

大型风力发电齿轮箱设计技术及软件开发    张和平;张志宏;刘忠明;

多平行轴齿轮—轴承—转子系统耦合振动的有限元分析    余光伟

大型风力发电机组的智能控制研究    张新房

大型水平轴风力机载荷计算和强度分析的方法研究    曾杰

有限单元法在风力发电机组开发中的应用研究    姜香梅

行星摆线针轮减速机虚拟样机的建造与有限元分析    何胜勇

行星齿轮传动振动分析及可视化应用研究    郝晓红

基于温度场效应的变速箱系统动态仿真技术研究    王（？）

行星齿轮传动系统动力学分析研究    万凯宇

三环传动弹性啮合效应的研究    应广驰

基于有限元法的风力发电机组塔架优化设计与分析    李华明

齿轮传动系统动态性能优化分析研究    郑光泽

风力发电机组机械零部件抗疲劳设计方法的研究    岳勇

虚拟现实技术在齿轮箱故障诊断中的应用    苏薇;张梅军;

齿轮箱传动的噪声和防治    汤桐业;王绳武;

工程机械动力分流型齿轮箱功率流分析    高进;金鸣;

华东电力设备成套联营公司成立    卢济奎

宝钢1420轧机主传动齿轮箱的研制    陈逸华

基于频谱分析的齿轮箱噪声源诊断    邱天高,赵志高,黄其柏

铁谱分析技术在齿轮箱故障诊断中的应用    于杰栋;王宏伟;武宝喜;皇甫雅志;裴学智;

浅论齿轮箱中零部件的常见失效形式    宋庆华;

齿轮箱滚动轴承振动诊断的难点与对策    王曙;刘红星;白志平;李马;王正祥;郑维军;

MF型水泥磨机齿轮箱    陈逸华

高精度硬齿面舰船齿轮箱技术应用    曹云;

H329齿轮箱齿轮轴振动的分析    王飏;

主轴及齿轮箱锁紧盘设计强度校核    张林中;代海涛;

JD31-400压力机平衡缸修复和齿轮箱安装的改造    陈襄清;张淑平;

小波技术与神经网络在齿轮诊断中的应用    田延安;王建文;杨莉;

风电齿轮箱随机输入载荷的处理方法    唐飞熊;秦大同;陈亮;

齿轮摩擦学的研究现状与展望    戚文正;顾晓宏;吴晓铃;

风力发电及风电齿轮箱概述    张立勇;王长路;刘法根;

合金棒材轧机的齿轮箱振动实测分析    魏立群;瞿志豪;陈汉辉;

基于关联维数的齿轮裂纹监测研究    冯志鹏;Ming J.Zuo;褚福磊;

高炉水冷齿轮箱在线监测系统推出    牟玉红段小朋

杭齿:多举措推进齿轮箱技术创新    金小萍

南高齿首批消防泵齿轮箱试行成功    萧芳雯

南京高齿冲刺全球风电齿轮箱前三强    秦宵喊

重齿增产风电齿轮箱　    刘荣进

北京重齿齿轮箱销售有限公司正式挂牌成立    记者 魏国林

重庆齿轮箱公司在武汉成立全资销售公司    驻四川记者 杨贵全 通讯员 高志强

GE进军国内风机齿轮箱市场    记者　韩晓霞

重齿新标志正式发布    齿暄

企业百事 纳税为先    孙勇坚 邵辉

柔性销轴式风电齿轮箱动力学研究    徐向阳

小波分析在旋转机械故障诊断中的应用    傅瑜

齿轮箱不解体诊断技术研究    王新晴

基于子系统分析的多维耦合系统功率流传递特性研究    张蔚波

风电机组齿轮传动系统动态特性及故障诊断方法研究    龙泉

基于循环平稳的滚动轴承及齿轮微弱故障特征提取应用研究    毕果

循环平稳和解调频技术在故障诊断中的研究和应用    何俊

大型齿轮传动装置动力学及故障诊断技术研究    孔德文

基于粒子群优化的齿轮箱智能故障诊断研究    魏秀业

振动信号处理技术在直升机齿轮箱故障诊断中的应用    沈国际

大型风力发电机齿轮箱动力学分析    许琦

风力发电机组齿轮箱早期故障诊断方法研究    张亮

基于虚拟仪器的大型高速齿轮箱故障诊断系统研究    陈晗霄

某船用齿轮箱的动态特性分析和优化研究    薛显光

关于风电机齿轮箱传动系统振动特性的分析研究    付松

基于神经网络的齿轮箱智能故障诊断技术的研究    张捷

兆瓦级以上风电齿轮箱传动系统的结构与性能研究    杨绍波

齿轮箱系统耦合动态特性研究    罗家元

基于小波分析的齿轮箱故障诊断技术的研究和应用    邢钧

基于小波—遗传算法的拖拉机齿轮箱齿轮故障诊断的研究    鲁刚