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作者：郭晓明西安理工大学

学位级别：硕士

风电增速箱是风电发电机组中的最重要的机械传动部件,其性能直接决定风电机组的效率和寿命,通常设计寿命要求达到20年以上。由于其工作环境恶劣,受到复杂变化的载荷极容易导致增速箱损坏。箱体作为增速箱的重要组成部分,其主要功能是支... 详细信息

风电增速箱是风电发电机组中的最重要的机械传动部件,其性能直接决定风电机组的效率和寿命,通常设计寿命要求达到20年以上。由于其工作环境恶劣,受到复杂变化的载荷极容易导致增速箱损坏。箱体作为增速箱的重要组成部分,其主要功能是支撑齿轮传动系统正常稳定运转,同时也具有吸振,阻止箱体内噪声向外辐射的作用,箱体也是薄弱环节之一。所以对箱体进行结构分析具有重要的意义。本文首先利用SolidWorks对1.5兆瓦的增速箱箱体建立了三维模型,并装配。接着将其三维模型导入ABAQUS软件转换成有限元模型。然后计算箱体在工作中的静态载荷,并按余弦分布加载到有限元模型中,对箱体进行了静力分析,结果表明箱体设计趋于保守,为后续的结构改进设计提供了理论依据。在箱体的固有动力学特性分析中,介绍了模态分析的原理与模态的提取方法,通过有限元分析,分别获得了箱体在自由模态和约束模态下的固有频率和振型,并对箱体的动态特性进行了分析评估。结果表明箱体在传动系齿轮啮合的激励下,会产生局部振动,确定了箱体的共振频率,为后续传动系的优化设计奠定了基础。最后,分析计算了箱体在传动过程中的产热功率,并分析传动系部分参数对功率损失的影响。接着在功率损失的基础上建立了箱体的热平衡方程,在极低温-40℃和常温20℃下,对箱体进行了热-结构耦合有限元分析,得出了箱体在外部和内部不同对流换热系数下的热力学特性,确定了箱体在工作过程中应力集中位置,为箱体的后续结构优化提供了理论依据。

关键词：风力发电增速箱 ABAQUS 模态分析热力学分析

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风电增速箱齿轮传动系统动力学特性分析

风电增速箱齿轮传动系统动力学特性分析

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作者：黄智敏东北大学

学位级别：硕士

随着能源和环境问题日趋严峻,风能作为一种清洁可再生能源在全球范围内得到广泛应用。齿轮箱是风力发电机中的重要部件之一,其性能表现对风力发电机有很大影响。本论文以某型1.5MW风力发电机齿轮箱为对象,研究了风力发电增速箱齿轮传动... 详细信息

随着能源和环境问题日趋严峻,风能作为一种清洁可再生能源在全球范围内得到广泛应用。齿轮箱是风力发电机中的重要部件之一,其性能表现对风力发电机有很大影响。本论文以某型1.5MW风力发电机齿轮箱为对象,研究了风力发电增速箱齿轮传动系统在外部风载和内部激励共同作用下的系统动力学特性。首先采用集中参数方法建立齿轮传动系统的物理模型,模型中计入了系统各构件三个平移自由度和三个扭转自由度,考虑了各广义坐标上系统响应的耦合关系,并对各齿轮副沿啮合作用线的弹性变形进行了详细的分析,利用相对质心动量矩定理建立系统数学模型。另外对轴承支撑刚度进行了计算与简化,得出风力发电增速箱齿轮传动系统的固有频率。然后计算了风力发电增速箱齿轮传动系统中内、外啮合的非线性时变啮合刚度和齿轮啮合的误差激励。详细分析了由风载引起的系统外部激励。得到了系统响应的相图、Poincare截面、时域波形、幅值谱图和轴心轨迹。对风力发电齿轮传动系统的动力学特性进行了较为全面的研究。最后用ANSYS软件建立了考虑轮齿啮合刚度的斜齿轮传动系统弯扭轴摆耦合的有限元振动模型。其中传动轴段采用三维六自由度梁单元,齿轮采用集中质量单元,轴承的支撑刚度采用弹簧单元来模拟。获得了齿轮传动系统的固有频率和振型,计算结果与传动系统动力学模型的计算结果吻合较好。

关键词：风力发电增速箱齿轮动力学有限元仿真

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