【摘要】：在世界各地,大型風(fēng)力機發(fā)電逐漸成為風(fēng)能轉(zhuǎn)化的主要利用形式,并帶動風(fēng)力發(fā)電機的需求量與生產(chǎn)量持續(xù)增長。隨著我國對能源需求以及環(huán)保力度的加大,對成熟風(fēng)電技術(shù)的需求與依賴不斷增加。目前,我們與國外先進(jìn)風(fēng)電技術(shù)相比,依然存在較大差距,與我國當(dāng)前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅猛增長的技術(shù)需求量產(chǎn)生矛盾。隨著大型風(fēng)力機基礎(chǔ)支承結(jié)構(gòu)的高度增加,支承結(jié)構(gòu)柔性對系統(tǒng)的影響也隨之增大。在隨機風(fēng)載荷的作用下,支承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彈性形變,從而影響機到艙內(nèi)的齒輪箱傳動系統(tǒng),使其內(nèi)部構(gòu)件發(fā)生耦合運動,使系統(tǒng)的動載荷加劇,系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)也隨之有所變化。實際情況中,在基礎(chǔ)柔性高、瞬時載荷變化大等因素的影響下,風(fēng)力機的實際使用壽命遠(yuǎn)低于其二十年的設(shè)計壽命,說明傳統(tǒng)的在剛性支承下風(fēng)力機傳動系統(tǒng)設(shè)計方法和理念在分析系統(tǒng)動力學(xué)特性及可靠性時存在不足。因此深入研究塔架的柔性支承、隨機風(fēng)載條件下大型風(fēng)力機傳動系統(tǒng)動力學(xué)特性及關(guān)鍵部件疲勞壽命,對提升風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱的整機性能,解決風(fēng)機壽命等瓶頸問題具有重要意義,對我國風(fēng)力機傳動系統(tǒng)動力學(xué)及可靠性分析等研究具有一定參考價值。本文考慮塔架柔性支承和隨機風(fēng)載對大型風(fēng)力機的影響,對風(fēng)力機齒輪箱傳動系統(tǒng)建立動力學(xué)耦合模型,同時考慮時變嚙合剛度、嚙合誤差等內(nèi)部激勵,求解出柔性支承下齒輪箱傳動系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng);在此基礎(chǔ)上,計算各齒輪副的動態(tài)嚙合力和低速軸軸承動態(tài)載荷;對軸承進(jìn)行靜力學(xué)分析,分析得出滾動體與內(nèi)圈接觸區(qū)域的外側(cè)倒角處接觸應(yīng)力最大;結(jié)合準(zhǔn)靜態(tài)學(xué)分析法及數(shù)理統(tǒng)計理論,得到軸承應(yīng)力譜,基于Miner線性累積損傷法則對低速軸軸承的疲勞壽命進(jìn)行估算,所得結(jié)果對風(fēng)力機動力學(xué)分析、故障維修安排及可靠性設(shè)計研究等具有一定參考價值。
[Abstract]:In all parts of the world, large-scale wind turbine power generation has gradually become the main form of wind energy conversion, and the demand and production of wind turbines have continued to increase. With the increase of energy demand and environmental protection in China, the demand and dependence on mature wind power technology is increasing. At present, compared with advanced wind power technology abroad, there is still a big gap between us and the demand of wind power industry in China. With the increase of the height of large wind turbine foundation support structure, the influence of supporting structure flexibility on the system also increases. Under the action of random wind load, the supporting structure produces elastic deformation, which affects the gearbox transmission system from the machine to the cabin, causes the coupling movement of its internal components, and makes the dynamic load of the system worse. The dynamic response of the system changes with it. The actual service life of the wind turbine is much lower than its design life in 20 years under the influence of the high flexibility of the foundation and the great change of the instantaneous load. It is shown that the traditional design method and concept of wind turbine drive system under rigid support are insufficient in analyzing the dynamic characteristics and reliability of the system. Therefore, the flexible support of tower, the dynamic characteristics of large wind turbine transmission system under random wind load and fatigue life of key components are studied in order to improve the performance of wind turbine gearbox. It is of great significance to solve the bottleneck problems such as the life of wind turbine, and has certain reference value for the study of dynamics and reliability analysis of wind turbine transmission system in China. In this paper, the influence of tower flexible support and random wind load on large wind turbine is considered, and the dynamic coupling model of wind turbine gearbox transmission system is established, and the internal excitation such as time-varying meshing stiffness and meshing error are considered. The dynamic response of gearbox transmission system under flexible support is solved. On this basis, the dynamic meshing force of each gear pair and the dynamic load of the low-speed shaft bearing are calculated, and the static analysis of the bearing is carried out. The results show that the contact stress at the outer corner of the contact region between the rolling body and the inner ring is the largest, and the bearing stress spectrum is obtained by combining the quasi-static analysis method and the mathematical statistics theory. The fatigue life of low speed shaft bearing is estimated based on Miner linear cumulative damage rule. The results are valuable for wind turbine dynamic analysis, fault maintenance arrangement and reliability design.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315

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9 朱，

本文編號：2270234