基于模態(tài)綜合法2MW風(fēng)電增速箱柔體動力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、近年來風(fēng)力發(fā)電得益于人們對環(huán)境問題的重視，傳動技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)電效率的提高，已再次進(jìn)入高速發(fā)展的快車道。風(fēng)機(jī)中的增速齒輪箱（下文簡稱增速箱）是整個風(fēng)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，因?yàn)槠涑Ｄ旯ぷ髟趪?yán)寒酷暑、載荷多變、多復(fù)雜工況的惡劣環(huán)境，所以其各方面性能好壞直接決定了整機(jī)的整體性能。而發(fā)生共振又是導(dǎo)致系統(tǒng)故障的主要因素，所以有必要對其進(jìn)行較準(zhǔn)確的動力學(xué)分析，預(yù)判共振點(diǎn)，進(jìn)而有針對性地進(jìn)行優(yōu)化，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱的平穩(wěn)運(yùn)行。
　　本課題來源于株洲

2、高精傳動技術(shù)有限公司2MW風(fēng)電齒輪箱研發(fā)項目。為采用柔性體建模和求解，引述了動態(tài)子結(jié)構(gòu)法中的模態(tài)綜合法，采用該方法對傳動系統(tǒng)進(jìn)行柔性化處理。將傳動系統(tǒng)按部件劃分為若干子結(jié)構(gòu)，運(yùn)用有限元軟件A BAQ US計算各子結(jié)構(gòu)自由模態(tài)，并在多體動力學(xué)軟件SIMPACK中進(jìn)行模態(tài)綜合，計算系統(tǒng)固有頻率。運(yùn)用甄別共振點(diǎn)的四條原則，排查出系統(tǒng)潛在共振點(diǎn)。采取系統(tǒng)固有頻率與激勵產(chǎn)生的擾頻相互錯開的措施，對其進(jìn)行優(yōu)化。通過試驗(yàn)驗(yàn)證了本文計算方法與系統(tǒng)優(yōu)化方

3、法可行。
　　本文主要研究內(nèi)容與成果如下：
　　(1)在動力學(xué)問題中，滾動軸承的剛度計算是否準(zhǔn)確直接關(guān)系到系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)解的真實(shí)性。本課題從滾動軸承靜力學(xué)和運(yùn)動學(xué)分析方法著手，綜合考慮各滾動體所受載荷和實(shí)際接觸角均不相同等因素，采用變形協(xié)調(diào)原理和Hertz彈性接觸理論，推導(dǎo)其基于時變載荷的5乘5剛度矩陣。
　　(2)本課題選用基于模態(tài)綜合法理論的動力學(xué)系統(tǒng)建模方式，旨在計算出更接近真實(shí)的系統(tǒng)頻率特性。結(jié)合ABAQUS和S

4、IMPACK聯(lián)合仿真計算，求解得整個風(fēng)電增速齒輪箱的固有頻率。再根據(jù)頻率原則、阻尼原則、能量原則和同一速度級能量原則，結(jié)合系統(tǒng)Campbell圖，排查其潛在共振點(diǎn)。
　　(3)通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)以調(diào)整系統(tǒng)固有頻率。通過改變與共振點(diǎn)頻率相對應(yīng)的傳動軸齒輪副的大齒輪齒數(shù)以調(diào)整激擾頻率。以系統(tǒng)固有頻率和激擾頻率錯開的方式，作為移除共振點(diǎn)方法，使系統(tǒng)不在共振點(diǎn)工作。
　　(4)參照行業(yè)內(nèi)振動測試國際標(biāo)準(zhǔn)，確定試驗(yàn)方案。通過采用專業(yè)測試設(shè)備