柔性销轴式风电齿轮箱行星传动均载研究

摘要

课题来源于国家“十二五”科技支撑计划课题“7MW级风电齿轮箱及主轴轴承产业化关键技术研究（2012BAA01B05）”。
　　齿轮箱是风电机组的重要组成部分，其作用是将来自风轮的大扭矩、低转速的输入转换为小扭矩、高转速的输出，以减小发电机的尺寸和制造难度，节约成本。随着风电技术的进一步发展，风电齿轮箱的大型化是一个必然的趋势。而行星传动结构由于其功率密度大的优点，在大型风电齿轮箱中的运用将越来越广泛。
　　均载特性是行星传动结构传动性能的重要衡量标准，行星传动相对于平行轴传动的优点几乎都是以良好的均载特性为前提的。柔性销轴结构通过减小行星轮的支撑刚度，使得行星轮能够通过自由浮动以补偿各类因素造成的位置误差，从而改善行星传动结构的均载特性。因此，在未来的大功率齿轮箱中，柔性销轴结构有着良好的运用前景。本文将对柔性销轴结构对均载特性的影响进行讨论。
　　论文的主要内容如下：
　　①将对风电技术的发展和前景进行简介，对风电齿轮箱的主要结构和发展趋势进行讨论，说明文章所进行工作的必要性，也将对风电齿轮箱，柔性销轴结构及行星传动均载特性的研究现状进行论述。
　　②将对柔性销轴式风电齿轮箱的结构形式和传动原理进行介绍，对柔性销轴结构及其工作原理也进行讨论，将建立某兆瓦级风电齿轮箱的有限元模型，该齿轮箱的行星传动级中使用了柔性销轴技术；基于该模型进行有限元静力学分析。
　　③基于有限元方法，对风电齿轮箱的行星传动级的均载特性进行研究，将讨论各种误差，扭矩等对均载特性的影响，也将对柔性销轴结构对均载特性的影响进行研究。还将对多误差条件下的均载特性的变化规律进行讨论。
　　④为研究齿轮箱实际运行中行星传动级的均载特性的变化规律，将定义一个等效工况，该工况中模拟了齿轮箱在实际运行的过程中可能遇到的各种载荷波动的情况，包括开机和关机阶段正常的载荷变化，以及各种情况可能造成的载荷波动情况。将基于该等效工况，对各种情况下齿轮箱行星传动级的均载特性进行研究，并对这些情况下柔性销轴结构对均载所起的影响进行讨论。
　　⑤将搭建齿轮箱的台架实验台，使用应力应变方法测量内齿圈齿根弯曲应力，对齿轮箱行星传动级的均载特性进行研究。

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题来源及意义

1.2 柔性销轴式风电齿轮箱行星传动均载特性国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

2 柔性销轴式风电齿轮箱基本结构及静力学分析

2.1 引言

2.2 齿轮箱基本结构及传动原理

2.3 齿轮箱的建模

2.4 齿轮箱有限元静力学分析

2.5 本章小结

3 在恒定载荷下的齿轮箱行星传动均载分析

3.1 引言

3.2 销轴受力分析

3.3 单一要素作用下的行星传动均载分析

3.4 多误差耦合作用下的行星轮间载荷分布分析

3.5 本章小结

4 在变载荷下的齿轮箱行星传动均载分析

4.1 引言

4.2 齿轮箱变载荷分析和等效工况定义

4.3 基于等效工况的齿轮箱行星传动均载分析

4.4 本章小结

5 齿轮箱行星传动均载测试

5.1 引言

5.2 齿轮箱行星传动均载测试原理及方法

5.3 齿轮箱行星传动均载测试分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录 A. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录