【摘要】： 近年來,隨著風(fēng)力發(fā)電機組的功率提高,為便于安裝和維護,對風(fēng)力發(fā)電機組的體積和重量的要求也越來越高,因此減小體積和減輕重量已成為降低風(fēng)力發(fā)電機組成本的有效手段。偏航驅(qū)動器作為風(fēng)力發(fā)電機組中的一個主要部件,在保證其強度的前提下,盡量使驅(qū)動器結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、易加工裝配已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電機組研究的重點問題之一。本文通過對偏航驅(qū)動器運動方案創(chuàng)新設(shè)計、結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計及系統(tǒng)動力學(xué)分析,實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組新型偏航驅(qū)動器設(shè)計。 首先根據(jù)設(shè)計要求,進行偏航驅(qū)動器運動方案創(chuàng)新設(shè)計。提出漸開線少齒差行星傳動新型傳動方案,合理確定各級傳動比及相應(yīng)的輸出機構(gòu)。 其次對偏航驅(qū)動器的齒輪機構(gòu)、輸出機構(gòu)、軸承和箱體等主要部件進行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計�？紤]少齒差齒輪副的多種齒廓干涉條件確定齒輪機構(gòu)的基本參數(shù)；兼顧輸出扭矩和結(jié)構(gòu)尺寸要求確定輸出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)；基于強度要求與結(jié)構(gòu)限制設(shè)計專用轉(zhuǎn)臂軸承；根據(jù)安裝條件設(shè)計兩箱箱體結(jié)構(gòu)。進行偏航驅(qū)動器主要部件的強度分析,利用有限單元法對齒輪機構(gòu)進行接觸分析,通過常用設(shè)計方法對其它主要部件進行校核,保證設(shè)計方案滿足設(shè)計要求。 對偏航驅(qū)動器進行系統(tǒng)動力學(xué)分析,建立偏航驅(qū)動器的動力學(xué)模型,利用模態(tài)分析方法對對箱體進行分析,得到新型偏航驅(qū)動器箱體的固有頻率和模態(tài)陣型,避免產(chǎn)生共振現(xiàn)象,滿足偏航驅(qū)動器高性能設(shè)計要求。 新型漸開線少齒差行星傳動偏航驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高等特點,促進國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的設(shè)計與研究不斷發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH132.425;TM315
【圖文】：

題研究背景和意義是一種潔凈的、蘊藏量極為豐富的可再生能源川。全球風(fēng)能資源極為年可利用的資源總量大約為53萬億千瓦時[2]。風(fēng)能作為清潔可再生能用之不竭;不污染環(huán)境;不破壞生態(tài);可以再生等優(yōu)點，在能源供應(yīng)日益嚴重的情況下，風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具開發(fā)之一，因而受到世界各國的青睞[3]。年全球風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速，自2001年以來，每年全球風(fēng)電裝機容量增長。全球風(fēng)能協(xié)會發(fā)布的一期全球風(fēng)電的增長數(shù)據(jù)顯示，2008年全裝機容量2705萬千瓦，使得全球風(fēng)電裝機容量達到1.2億千瓦，比。2000一2009年全球風(fēng)電裝機容量的增長情況如圖1.1所示[4]。

圖1.2我國風(fēng)電裝機容量 Fig.1.2InstalledeaPacityofChinesewindPower從圖1.2中可以看出我國風(fēng)電裝機容量逐年遞增并呈高速增長態(tài)勢。不過，目前我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)與世界水平還有一定的差距。設(shè)備價格較高導(dǎo)致我國的風(fēng)電項目成本居高不下，給風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模開發(fā)帶來了很大的阻礙。因此，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電關(guān)鍵部件對于我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有很長遠的的意義。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由葉輪、齒輪箱、發(fā)電機、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成[6l。風(fēng)力發(fā)電原理就是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為風(fēng)輪軸的機械能，最后轉(zhuǎn)化為電能。偏航系統(tǒng)主要包括偏航驅(qū)動電機、偏航驅(qū)動齒輪箱、偏航軸承、偏航剎車盤、偏航剎車鉗、液壓回路、回油管路、潤滑系統(tǒng)等，主要有兩個作用:首先與風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能提高風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電效率;其次是提供必要的鎖緊力矩，用以保證風(fēng)力發(fā)電機組安全運行。偏航驅(qū)動器用于風(fēng)力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)中，偏航驅(qū)動器包括齒輪箱和驅(qū)動電機，是風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)的主要執(zhí)行部件

達到2一3Mw網(wǎng)。國內(nèi)風(fēng)電機組需要進行技術(shù)跨越式發(fā)展。因此，國內(nèi)主要風(fēng)電產(chǎn)品廠家都采用了引進、消化、吸收的策略。其中我國風(fēng)機的某主要生產(chǎn)商在引進消化吸收國外風(fēng)機的基礎(chǔ)上，自主研制開發(fā)了兆瓦級偏航驅(qū)動器，如圖1.3所示。圖1.3偏航驅(qū)動器 F19.1.3Theyawdrive由于風(fēng)向不停變化，為獲得最大的風(fēng)能利用率，偏航系統(tǒng)也需要不停的根據(jù)風(fēng)向的變化調(diào)整對風(fēng)。風(fēng)力發(fā)電機組通常都安裝在高山、荒野、海灘、海島等野外風(fēng)口處，經(jīng)常承受無規(guī)律的變向變負荷的風(fēng)力作用以及強陣風(fēng)的沖擊，并常年處于酷暑嚴寒和極端溫差的氣候環(huán)境中，作為偏航系統(tǒng)機械傳動部件的偏航驅(qū)動器其工作條件相對比較惡劣。因此對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機械高得多的要求【’o]。風(fēng)力發(fā)電偏航驅(qū)動器工作在高空環(huán)境;偏航驅(qū)動器作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)配套部件一起組裝。國際上3Mw的風(fēng)力發(fā)電機安裝高度在120m一14omllo】。隨著功率增加，偏航驅(qū)動器的安裝高度顯著增加，其整個驅(qū)動器的重量也隨之增加。另外由于風(fēng)力發(fā)電機機體內(nèi)部預(yù)留空間的限制，使得偏航驅(qū)動器的安裝空間也很有限。因?

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本文編號：2792330