风机传动系统数字化设计平台开发

摘要

随着煤、石油等不可再生资源的日益枯竭以及环境的污染，风能、太阳能等绿色清洁的能源越来越受到重视。传动系统是大型风力发电机组系统中至关重要的部件，其性能直接决定了机组的可靠性、稳定性与安全性。当前风电行业应用的软件多依赖于进口，且主轴传动系统的设计效率较低、周期较长，因此如何提高风电部件的设计效率、开发具有自主产权的风电软件平台成为需要解决的问题。 本文首先介绍了风电市场的发展状况，同时阐述了不同形式的发电机组的工作原理以及当前主轴传动系统的结构形式特点，对国内外学者的研究进行了分析。 为了构建平台的核心算法模块，以双列圆锥和圆柱滚子轴承与主轴组成的典型轴系结构为基础，抽象简化出轴系的力学模型。在力学模型的驱动下，建立轴系的优化设计模型，为了满足软件平台内对模块的需求，优化设计设置单目标与多目标，并采用遗传算法(ga)与序列二次规划法(sqp)作为优化算法。 通常情况下，轴承结构设计之后需要进行性能计算，轴承性能主要包括寿命与接触应力。建立轴承性能验证的数学模型，以ISO281标准、L-P理论和修正L-P理论为寿命计算的标准依据；对圆柱与圆锥滚动体进行有限长线接触处理，将接触应力的计算问题转换为优化问题，并采用基本粒子群算法进行求解。 对软件平台进行了功能需求的分析，通过对架构模式的分析最终确定本文中软件采用B/S架构模式，划分业务流程与模块之间的关系。依据功能需求划分用户权限标准以及确定用户在软件平台内的操作流程，在此基础上对软件的原型进行设计以模拟操作流程。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究概况

1、风力发电机系统介绍

2、国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

2 传动系统轴系优化设计数学模型

2.1 理论基础

2.1.1 Hertz线接触理论

2.1.2 轴承寿命(ISO281)

2.1.3 第三强度理论

2.2 轴系力学模型

2.2.1 内圈旋转式轴系力学模型

2.2.2 外圈旋转式轴系力学模型

2.3 轴系优化设计模型

2.3.1 目标函数

2.3.2 约束函数

2.3.3 设计变量

2.3.4 算法与初始值

2.3.5 结束准则

2.4 轴承型号优选模型

2.5 实例计算及分析

2.5.1 合理性验证

2.5.2 不同优化算法的对比

2.5.3 成对与单独轴承优化的对比

2.5.4 不同优化目标的对比

2.6 本章小结

3 传动系统轴承性能计算数学模型

3.1 轴承力学模型

3.1.1 圆柱滚子轴承力学模型

3.1.2 圆锥滚子轴承力学模型

3.2 滚子接触应力计算模型

3.2.1 圆柱滚子接触模型

3.2.2 圆锥滚子接触模型

3.3 轴承寿命计算模型

3.3.1 L-P轴承疲劳寿命理论

3.3.2 修正L-P轴承疲劳寿命理论

3.4 实例计算及分析

3.4.1 合理性验证

3.5 本章小结

4 平台设计及实现

4.1 需求功能分析

4.2 软件结构设计

4.2.1 系统架构

4.2.2 关系划分

4.2.3 操作流程

4.3 原型方案设计

4.4 流程配置辅助方法研究

4.4.1 基础工具理论

4.4.2 标准规范

4.4.3 前处理理论研究

4.4.4 辅助方法的理论研究

4.5 实例结果

4.6 本章小结

结论

参 考 文 献

附录A 相关变量与自变量关系

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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