兆瓦级风电机组变桨减速器动态特性及可靠性分析

摘要

多级行星传动已在许多行业中广泛应用,优化其动态特性、提高可靠性以及使用寿命是行星齿轮传动应用中要解决的重要问题。本文重点研究兆瓦级风电机组变桨传动系统中多级行星传动的动态特性问题,通过对齿轮的齿廓修形来改变齿轮传动的啮合刚度,进而研究其动态特性的变化情况;同时结合机械可靠性理论分析了兆瓦级风机变桨减速器的系统可靠性,主要完成了以下工作:
　　采用集中质量法建立了多级行星传动的动力学模型,推导出其系统的运动微分方程,并计算出了方程各系数矩阵,同时介绍了求解运动微分方程的模态分析法来指导方程的求解;
　　采用石川方法计算出了齿轮的啮合刚度,建立了时变条件下的刚度模型,求解了变桨减速器的多级行星传动在时变刚度模型下的固有频率和振型。利用傅里叶变换对时变刚度模型进行了相应的简化,计算出了变桨减速器系统在无阻尼和有阻尼下的动态响应,并通过ABAQUS有限元分析模拟了轮齿动载荷的变化;
　　阐述了齿廓修形理论,介绍了齿廓修形的具体方法。分别对变桨减速器多级行星传动的齿轮齿顶进行直线长、短修形和曲线修形,比较修形前后以及不同修形方式下系统传动的动态响应,并利用有限元分析软件ABAQUS分析了修形前后行星齿轮传动的动载变化情况,研究齿廓修形对系统动态特性的影响;
　　基于系统可靠性理论推导出了兆瓦级风电机组变桨减速器的系统可靠性计算公式,通过可靠性分析和比较,研制的变桨减速器的主要性能达到国外产品同等水平。

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物理量名称及主要符号对照表

第一章 绪 论

1.1 本文研究的背景及意义

1.2 多级行星传动国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 兆瓦级风电机组变桨减速器动力学建模

2.1 引言

2.2 物理模型

2.3 兆瓦级风机变桨减速器动力学建模

2.4 系统运动微分方程的建立

2.5 模态分析法

2.6 本章小结

第三章 兆瓦级风电机组变桨减速器动态特性分析

3.1 引言

3.2 齿轮啮合刚度建模

3.3 固有特性

3.4 兆瓦级风机变桨减速器系统动态响应

3.5 动载荷系数计算

3.6 本章小结

第四章 齿廓修形对变桨减速器传动系统动态特性的影响

4.1 引言

4.2 齿廓修形

4.3 齿廓修形后的变桨减速器传动动态特性

4.4 本章小结

第五章 兆瓦级风电机组变桨减速器可靠性分析

5.1 引言

5.2 系统可靠性理论

5.3 兆瓦级风机变桨减速器传动可靠性计算

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表的论文与参与的科研项目