風電齒輪箱箱體熱結構特性分析研究.pdf

1、隨著風力發(fā)電向大功率發(fā)展，對風力發(fā)電機組齒輪箱的可靠性提出了更高的要求。深入研究風力發(fā)電齒輪箱的熱結構特性，對提高齒輪箱傳動的可靠性與使用壽命有重要意義。本文以兆瓦級風力發(fā)電增速齒輪箱為研究對象，運用有限元分析的方法，得到齒輪箱箱體的靜態(tài)特性、箱體和高速級傳動部件的穩(wěn)態(tài)溫度場分布及箱體的熱-結構耦合特性，同時運用Matlab仿真軟件，建立齒輪箱系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)熱平衡模型，給出齒輪箱內(nèi)平衡油溫的計算方法。
　　 首先，介紹了有限元靜態(tài)分

2、析理論，針對齒輪箱的結構特點和受載情況，確定合理的箱體有限元分析需加載的邊界條件。對箱體各部件進行三維建模和總體裝配，并導入ANSYS軟件中進行結構靜力學分析。得到額定工況下箱體的應力場和位移場，分析結構的強度和剛度。
　　 其次，根據(jù)傳熱學的穩(wěn)態(tài)傳熱和對流換熱基礎理論，計算齒輪箱的總生熱量和各散熱部件的散熱量，在齒輪箱熱模型簡化的基礎上，利用集總參數(shù)法建立齒輪箱系統(tǒng)產(chǎn)熱與散熱的穩(wěn)態(tài)熱平衡模型，通過Matlab軟件編制求解穩(wěn)態(tài)熱

3、平衡方程的迭代程序，得到箱體內(nèi)潤滑油溫度隨時間的變化曲線，同時得到齒輪箱系統(tǒng)達到熱平衡狀態(tài)時箱體各壁面的平均溫度和各散熱部件的散熱量。
　　 然后，建立箱體和高速級傳動部件的三維實體模型。結合有限元熱分析和熱.結構耦合分析理論，確定環(huán)境溫度最高、齒輪箱達到熱平衡時的各熱邊界條件，利用ANSYS軟件對齒輪箱系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)熱分析，得到系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)溫度場分布。對Matlab仿真和有限元計算值與試驗值進行比較，說明本文對齒輪箱系統(tǒng)的熱分析方