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风力发电机组齿轮传动系统的仿真研究

陈福坤  
【摘要】:风电产业在国内外的迅速发展,促成了风电装备制造业的繁荣。齿轮增速箱作为风电机组的核心部件,倍受国内外相关行业以及研究机构的关注。但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚,技术环节薄弱,特别是兆瓦级的风电齿轮箱,主要依靠引进国外技术。因此,急需自主开发研究兆瓦级风电齿轮箱,掌握其设计制造技术,以实现风机国产化目标。 本文以2MW风电机组齿轮箱为研究对象,对其结构及运动特性进行仿真研究。主要完成以下工作: (1)根据风电机组齿轮箱实物来确定齿轮箱结构参数,采用SolidWorks三维造型软件建立齿轮箱实体模型以及简化后用以仿真和有限元分析的模型。 (2)对齿轮箱传动系统刚性模型进行运动学及动力学分析,得到其位移、速度、加速度及载荷变化曲线,确定模型的可行性及输出载荷文件。 (3)通过ANSYS方法建立低速轴和输出轴的模态中性文件(mnf文件),随后建立齿轮箱传动系统刚柔耦合模型并进行不同输入状态下的仿真,可更加直观的观察应力变化以及输出相关曲线。 (4)对齿轮箱关键部件进行ANSYS分析。通过对齿轮箱体整体进行了模态分析,得到固有特性,探讨如何避免发生共振的问题,研究了齿轮箱的支承方式;对低速级行星轮系进行模态分析与瞬态动力学分析,根据分析结果分析如何抑制振动。 (5)对行星轮系齿轮接触分析。先利用常规算法进行理论分析计算,再利用ANSYS对斜齿轮啮合接触进行有限元分析计算,并将两者加以对比分析;另外,分析影响接触应力的接触参数。


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