復(fù)雜激勵下風電齒輪傳動系統(tǒng)的動力學建模分析與故障診斷研究.pdf

1、齒輪傳動系統(tǒng)是風力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其運行狀態(tài)的好壞直接影響到風力機組的可靠性。風電齒輪傳動系統(tǒng)變載荷變工況的非線性運行為故障診斷帶來了巨大的挑戰(zhàn)。論文主要對風電齒輪傳動系統(tǒng)的動力學特性和動態(tài)信號處理進行了研究。
　　論文首先通過風電齒輪傳動系統(tǒng)動力學模型分析了無故障齒輪在復(fù)雜激勵下的振動響應(yīng)，比較了同一齒輪部件各方向的振動響應(yīng)區(qū)別以及同一方向不同部件的振動響應(yīng)差別，并對上述振動響應(yīng)進行了時域、頻域特征提取;其次仿真了齒輪在不同

2、故障程度下的振動信號時域、頻域響應(yīng)，研究了齒輪故障與振動信號之間的映射數(shù)學關(guān)系;接著論文基于動力學模型對齒輪振動信號進行理論分析研究，推導(dǎo)出齒輪振動信號均方根（RMS)的1/4次方與齒輪的轉(zhuǎn)速存在著近似線性關(guān)系;然后根據(jù)齒輪振動信號模型，從振動信號角域分析出發(fā)，驗證了階次分析法在風電齒輪故障診斷中的有效性;最后，論文以風電齒輪純扭轉(zhuǎn)動力學模型為基礎(chǔ)，研究了風力發(fā)電系統(tǒng)在非線性的最大功率點跟蹤控制下，控制時滯對風電齒輪傳動系統(tǒng)動力學特性的

3、影響。
　　論文研究表明，風電齒輪傳動系統(tǒng)的非線性振動響應(yīng)是多激勵共同作用的結(jié)果，齒輪故障程度越深，振動響應(yīng)和非線性特征越明顯。對變載荷工況振動信號均方根（RMS)的1/4次方求解和歸一化處理，可將信號在時域上進行線性化，減小非線性的影響;利用階次分析法將變轉(zhuǎn)速工況振動信號在角域上進行線性化，可有效提取出風電齒輪傳動系統(tǒng)低頻特征頻率所對應(yīng)的特征階次，避免了頻率混疊現(xiàn)象。此外，風電齒輪傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)存在一個最佳時滯值，當控制時滯