風機傳動鏈多體動力學建模研究.pdf

1、隨著國家對風電行業(yè)的投入，風機越來越受到關注，而風機的核心部件--傳動鏈也逐漸成為研究焦點。傳動鏈多體動力學建模是傳動鏈研究的方法之一，區(qū)別于其他建模方法的最大特點是能夠從運動學及動力學角度分析傳動鏈動態(tài)特性，并以三維模型方式展現。
　　本論文主要基于Virtual.Lab.Motion多體動力學平臺及Samcef for Wimd Turbine(S4WT)專業(yè)風機軟件對傳動鏈進行建模仿真。在Motion環(huán)境中，從基本CAD部件

2、開始建模，依靠約束關系完成風機齒輪箱、傳動鏈及整機模型的搭建。其中齒輪箱模型為基于子結構模態(tài)綜合法的剛柔混合多體模型，并利用給定轉速加負載的方法對齒輪箱模型進行了仿真。利用一維動量定理在Matlab中建立槳葉模型，利用基于葉素動量定理的空氣動力學在槳葉上施加風負載以實現風機風能的兩種輸入模型；利用速度一轉矩控制曲線及Matlab電機模型兩種方法模擬電機負載；采用一維與三維聯合仿真方法實現多領域耦合作用。結果表明柔性構件對傳動鏈輸出特性有

3、一定影響，葉素動量定理較一維動量定理更適于傳動鏈動態(tài)特性研究。
　　在S4WT環(huán)境中，利用軟件參數化模型及1.5MW某型號風機實際參數建立了含有超單元行星架的齒輪箱及高精度整機模型。在輸入輸出轉矩及輸入轉速給定的情況下，進行了齒輪箱的穩(wěn)態(tài)響應仿真；在定常風、湍流風等風況下，實現了風機正常變槳恒功率運行及緊急剎車啟動的急停工況。通過模態(tài)分析，列舉了槳葉在不同共振頻率下的振型，找到了塔架的共振頻率。此外，在S4WT平臺上比較了兩種不同