自润滑轴承支撑连杆式联轴器动态特性研究

摘要

随着风电行业的不断发展，大型风力发电机组单机装机容量在不断刷新以往记录，对风电机组进行吊装前的整机性能检测技术也是日益更新与完善。风机的整机测试要依赖于多自由度加载测试平台，加载过程中势必会有各种位移偏差需要得到补偿。因此，为了实现加载系统可以灵活多自由度的模拟实际风况，保证加载系统的稳定性并减少震动，设计一款灵活性强，可以实现多方向偏差补偿的联轴器是十分重要的。本文针对风电机组六自由度加载测试平台的加载工况，对自润滑轴承支撑连杆式联轴器动态特性方面进行深入研究。
　　通过对风电机组六自由度加载测试平台加载工况的分析，确定了连杆式联轴器的结构形式。结合连杆式联轴器在工作过程中可能会出现的补偿位姿，分别建立了联轴器轴向、径向和角向补偿状态下的数学模型。对模型进行数学几何解析，得到了联轴器连杆尺寸的最佳定义方式以及补偿量与联轴器各部件尺寸间的关系，并通过PEO/E运动学仿真对数学模型的正确性进行了仿真验证，为联轴器的设计生产与应用提供了理论依据。
　　利用PRO/E与ANSYA workbench的CAD交互功能，建立了联轴器的有限元分析模型，对联轴器系统进行了模态分析。提取了联轴器前二十阶固有频率和模态振型对联轴器的固有属性进行了分析，并结合实际加载系统的加载频率阐述了联轴器的稳定性和可靠性。在此基础上对联轴器进行了不同激振力（轴向、径向和角向）下的谐响应分析，讨论了不同激振力下联轴器系统所产生的响应，进一步说明了连杆式联轴器设计的合理性。
　　为了全面了解联轴器的动态特性，对联轴器系统进行了临界转速分析。根据联轴器不同的补偿状态设定不同的边界条件，通过坎贝尔图并结合联轴器实际工作转速对联轴器的合理性做了进一步分析。最后设计了一个联轴器振动与转子不平衡检测系统，通过数据的采集与分析可以对联轴器系统做更多的验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及分析

1．2．1 国内外风电加载实验平台技术发展现状

1．2．2 国内外风电联轴器技术发展现状

1．3 主要研究内容

2．1 引言

2．2 联轴器工况介绍及设计要求

2．3 连杆式联轴器数学模型的建立

2．3．1 连杆长度数学模型

2．3．2 径向补偿数学模型

2．3．3 轴向补偿数学模型

2．3 ．4角向补偿数学模型

2．4 连杆式联轴器运动学仿真

2．4．1 联轴器角向补偿与连杆尺寸关系验证

2．4．2 联轴器轴向补偿对中间轴转角的影响验证

2．5 连杆式联轴器结构尺寸的确定及补偿特点

2．5．1 联轴器关键部件的形状尺寸确定

2．5．2 联轴器偏差补偿时的结构特点

2．6 本章小结

3．1 引言

3．2 模态分析理论基础

3．3 利用ANSYS有限元进行模态分析计算

3．3．1 ANSYS有限元概况

3．3．2 联轴器的ANSYS模态分析

3．4 联轴器模态结果分析

3．4．1 联轴器固有频率分析

3．4．2 联轴器模态振型分析

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 谐响应分析理论基础

4．3 利用ANSYS workbench进行谐响应分析

4．3．1 有限元模型的建立与前处理

4．3．2 施加简谐载荷与求解

4．4 联轴器的谐响应分析计算

4．4．1 轴向激励下联轴器结构响应

4．4．2 径向激励下联轴器结构响应

4．4．3 角向激励下联轴器结构响应

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 有限元法求解临界转速基本理论

5．3 通过坎贝尔图进行临界转速的分析

5．3．1 卡贝尔图简介

5．3．2 联轴器轴向约束下的临界转速

5．3．3 联轴器径向约束下的临界转速

5．3．4 联轴器角向约束下的临界转速

5．4 影响临界转速的因素

5．5 实验设计

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果

致谢