帶齒根裂紋損傷的風(fēng)電增速器振動(dòng)特性研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文帶齒根裂紋損傷的風(fēng)電增速器振動(dòng)特性研究ResearchonVibrationCharacteristicsforWindPowerGeneratorwithGearRootCrack學(xué)號(hào)：21幽l完成日期：星Q!墨生墨旦大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要風(fēng)能作為清潔的可再生能源，近年來得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，在新能源領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。作為風(fēng)機(jī)的核心部件，風(fēng)電

2、增速器往往運(yùn)行環(huán)境惡劣多變，長期運(yùn)轉(zhuǎn)難免會(huì)造成損傷，一旦發(fā)生事故會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。為了避免帶傷齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能引發(fā)的災(zāi)難性事故，有必要研究帶傷齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)早期的振動(dòng)機(jī)理以及振動(dòng)特性。早期的故障預(yù)測技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種大中小型設(shè)備的故障監(jiān)測和預(yù)報(bào)中，為保障設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、避免事故的發(fā)生起到了關(guān)鍵作用。但是對(duì)于風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，在故障預(yù)測中往往面臨損傷機(jī)理不明確、大型設(shè)備故障演化周期長導(dǎo)致無法獲取損傷演化數(shù)據(jù)、早期損傷檢測不明顯

3、等問題。具有典型損傷特征的風(fēng)電增速器的動(dòng)力學(xué)模型、裂紋輪齒嚙合剛度的計(jì)算、時(shí)變風(fēng)載的模擬等理論研究具有很高的工程價(jià)值。為了能夠從損傷機(jī)理的角度分析損傷對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響規(guī)律，本文主要做了以下幾項(xiàng)工作：(1)研究了斜齒圓柱齒輪外嚙合時(shí)變嚙合剛度的計(jì)算方法，從直齒輪和斜齒輪幾何相似性入手，結(jié)合能量法得到了帶有齒根裂紋損傷特征的齒輪副的時(shí)變嚙合剛度的計(jì)算模型。應(yīng)用接觸有限元法計(jì)算了不同嚙合位置的嚙合剛度值，擬合出裂紋輪齒參與嚙合全過程的時(shí)變

4、剛度曲線，研究了裂紋對(duì)齒根彎曲應(yīng)力的影響規(guī)律。同時(shí)，將輪齒等效為懸臂梁，應(yīng)用有限元軟件對(duì)比分析了直線型裂紋和曲線型裂紋的單齒剛度，證明了裂紋簡化的合理性。(2)建立了考慮多因素影響下的風(fēng)電動(dòng)力學(xué)建模方法。采用集中質(zhì)量法，結(jié)合牛頓第二定律建立了考慮時(shí)變嚙合剛度激勵(lì)、阻尼激勵(lì)、支撐剛度等非線性因素的彎一扭軸耦合模型，為齒根裂紋損傷對(duì)風(fēng)電增速器傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)的求解提供了前提。(3)求解了正常和帶齒根裂紋損傷的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在恒載激勵(lì)以及隨機(jī)

5、風(fēng)載下的振動(dòng)響應(yīng)，在時(shí)域和頻域范圍內(nèi)分析了動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果，進(jìn)而得到了裂紋損傷特征與系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)之間的規(guī)律，為早期檢測齒根裂紋損傷提供了理論依據(jù)。在本文最后，給出了裂紋深度與振動(dòng)響應(yīng)幅值的量化關(guān)系，可作為裂紋程度預(yù)測的參考。(4)基于動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS，建立風(fēng)電增速器輸入級(jí)行星輪系的多體動(dòng)力學(xué)剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型，充分考慮了裂紋輪齒的柔性特征，得到了帶有裂紋損傷特征的行星增速器的振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：斜齒輪；嚙合剛度