大功率風電齒輪箱系統(tǒng)耦合動態(tài)特性研究.pdf

1、課題源于國家“十二五”科技支撐計劃“7MW級風電齒輪箱及主軸軸承產業(yè)化關鍵技術研究(2012BAA01B05)”。
　　大功率風電增速齒輪箱為風力發(fā)電機組關鍵構成部件之一，配置于風電機組傳動主軸與發(fā)電機之間，其安全、可靠、穩(wěn)定運行已成為衡量風電裝備性能優(yōu)劣的關鍵。開展大功率風電齒輪箱系統(tǒng)耦合動態(tài)特性研究，提高大功率風電齒輪箱運行穩(wěn)定性和可靠性，具有重要工程意義。
　　以某5MW風電齒輪箱為研究對象，考慮風機載荷譜、傳動件制造

2、安裝誤差和齒輪時變嚙合剛度，建立大功率風電齒輪箱系統(tǒng)耦合動力學分析模型，對系統(tǒng)動態(tài)特性進行理論分析和試驗研究。論文主要內容及結論如下：
　　1）考慮隨機風載荷譜、傳動件制造安裝誤差、齒輪時變嚙合剛度與阻尼、傳動軸剛度與阻尼等因素，建立傳動子結構彎—扭—軸耦合動力學模型；基于均勻彎曲Timoshenko梁對箱體結構離散化，建立箱體子結構動力學模型；通過傳動子結構和箱體子結構結合部間變形協(xié)調條件，建立大功率風電齒輪箱系統(tǒng)耦合動力學模型

3、。
　　2）對大功率風電齒輪箱系統(tǒng)固有特性進行分析，得到系統(tǒng)固有頻率及振型。結果表明大功率風電齒輪箱傳動子結構模態(tài)振型包含行星系統(tǒng)模式、平行軸模式和全局耦合模式等3種振動模式，其中行星系統(tǒng)模式包含轉—軸模式、轉—移模式及行星齒輪模式，傳動子結構第一階固有頻率18.7Hz，振型為全局耦合模式；齒輪箱系統(tǒng)前6階固有頻率振型為繞各坐標軸旋轉，第一階固有頻率23.1Hz，振型為繞 x軸旋轉；對傳動子結構模態(tài)應變能進行分析，表明系統(tǒng)模態(tài)應變

4、主要集中在各級齒輪嚙合和軸承支撐處。
　　3）對大功率風電齒輪箱系統(tǒng)動態(tài)響應進行分析，討論傳動件制造安安裝誤差對系統(tǒng)均載特性影響。結果表明第三級小齒輪軸向振動幅值最大，第一級內齒輪垂直向振動幅值最小，其振動頻率主要是第三級齒輪嚙合頻率及其倍頻；第一級行星架垂直向和行星齒輪(P1)橫向誤差對第一級行星傳動動態(tài)均載影響明顯。
　　4）將傳動件制造安裝誤差對系統(tǒng)動態(tài)響應靈敏度進行分析，得出第三級大齒輪軸向靈敏度最大。以靈敏度較大的