2.5MW风力发电机齿轮传动系统动力学特性分析

摘要

齿轮传动系统是风力发电机的关键部件，其性能决定了风力发电机能否高效正常运行。另外，风力发电机工作环境十分恶劣、在随机风载引起的外部激励与齿轮传动过程中产生的内部激励的共同作用下会引发振动和噪声。这些振动与噪声的产生与风力发电机齿轮传动系统动力学特性密切相关。
　　本论文以区内某企业的2.5MW风力发电机齿轮传动系统为研究对象，研究其在随机风载下的动力学特性。首先依据双参数威布尔函数模拟风频分布曲线，截取输入转矩与输入转速时程曲线中含有最大值和最小值10s时段内的曲线作为齿轮传动系统的外部激励;然后综合考虑时变啮合刚度激励，啮合误差激励等内部激励以及啮合阻尼的共同影响利用集中参数法建立齿轮传动系统纯扭转动力学模型，求解出传动系统的固有频率、固有振型并分析判断易发生共振的关键部件;最后对建立的内外部激励共同作用下的齿轮传动系统动力学模型求解，分析了内外部激励共同作用下关键部件的动态响应，另外依据求解出的各级齿轮的振动位移响应与齿轮副的动态啮合力响应，分析了各关键部件的响应曲线随着外部激励变化的规率，以及内部激励对行星级和平行级各齿轮的振动位移响应的影响。
　　本论文针对2.5MW风力发电机传动系统动力学特性的研究结论可为齿轮传动系统结构参数优化设计、以及故障诊断和前瞻性维护提供理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源、研究背景及意义

1．2 风力发电研究概况

1．3 风力发电机齿轮传动系统动力学特性研究现状

1．4 技术路线

1．5 主要研究内容

1．6 本章小结

第二章 双参数威布尔分布模拟随机风速

2．1 引言

2．2 随机风速模型建立

2．3 时变输入转矩与时变输入转速求解

2．4 本章小结

第三章 2．5MW风力发电机齿轮传动系统动力学模型的建立

3．1 引言

3．2 研究对象

3．3 风力发电机齿轮传动系统动力学模型的建立

3．4 风力发电机齿轮传动系统动力学表达式

3．5 齿轮传动系统内部激励的求解

3．6 齿轮传动系统外部激励的求解

3．7 齿轮传动系统动力学方程中其他参数的求解

3．8 本章小结

第四章 外部激励作用下齿轮传动系统动态特性分析

4．1 引言

4．2 齿轮传动系统固有特性分析

4．3 齿轮传动系统在外部激励作用下动态特性分析

4．4 本章小结

第五章 内外部激励作用下齿轮传动系统动态特性分析

5．1 引言

5．2 齿轮传动系统在内外激励作用下的动力学模型的建立与求解

5．3 内外激励作用下齿轮传动系统动态特性分析

5．4 求解出的齿轮传动系统动态特性在实际中的应用

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

个人简介及论文发表情况