發(fā)布時間：2018-01-05 06:24

  本文關(guān)鍵詞：水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動系統(tǒng)的動力學(xué)模型建模方法研究　出處：《蘭州理工大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 傳動系統(tǒng) 拉格朗日能量法 集中參數(shù) 有限元 模態(tài)分析

【摘要】：傳動系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動力傳遞裝置，是風(fēng)力機(jī)的一個重要組成部件，直接關(guān)系著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整體性能。國內(nèi)外正專門組織力量對傳動系統(tǒng)的設(shè)計、制造等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行攻關(guān)研究。國內(nèi)外傳動系統(tǒng)的研究主要針對齒輪箱內(nèi)部零部件的耦合動力學(xué)研究。對傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析理論及方法進(jìn)行深入研究，建立系統(tǒng)的總體精確動力學(xué)模型，才能更好的掌握傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性，提高整體傳動系統(tǒng)的性能。 本論文以雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)組兩種傳動鏈為研究對象，建立了兩種支承結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)模型并對其進(jìn)行了系統(tǒng)的動力學(xué)分析。本文的主要工作內(nèi)容和研究結(jié)論如下： 1)分析風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，簡單對比幾種傳動鏈形式優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)分析了雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的三點(diǎn)懸掛和四點(diǎn)懸掛傳動系統(tǒng)因軸承個數(shù)及分布不同而引起整個傳動系統(tǒng)的激勵的變化。結(jié)果分析得到三點(diǎn)懸掛式靜態(tài)無較大集中力，但載荷對齒輪箱行星機(jī)構(gòu)沖擊較大；四點(diǎn)懸掛式受力集中，載荷主要對前兩個軸承沖擊較大。 2）推導(dǎo)拉格朗日方程的原理。把軸系集中參數(shù)化、有限元化后簡化為梁單元，用拉格朗日能量法推導(dǎo)梁單元的微分方程，應(yīng)用于軸系的傳動系統(tǒng)建模分析。推導(dǎo)出風(fēng)力機(jī)齒輪箱行星架各構(gòu)件之間的相對位移關(guān)系，最后把微分代數(shù)方程推導(dǎo)為純微分方程，便于動力學(xué)方程的求解。 3）利用牛頓第二定律建立行星傳動系統(tǒng)的動力學(xué)方程。推導(dǎo)行星傳動系統(tǒng)各個齒輪直接的位移關(guān)系，建立廣義坐標(biāo)與局部坐標(biāo)的關(guān)系。為拉格朗日能量動力學(xué)模型和牛頓第二定律動力學(xué)模型提供理論基礎(chǔ)，考慮系統(tǒng)的橫向振動和系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動，根據(jù)牛頓第二定律建立行星傳動系統(tǒng)的動力學(xué)方程，，得到并分析系統(tǒng)的固有頻率和相應(yīng)的振動模式。 4）應(yīng)用拉格朗日方程、彈性動力學(xué)分析法及多體動力學(xué)等理論，利用集中參數(shù)法和有限元法相結(jié)合的方法，建立兩種傳動鏈的動力學(xué)模型。首次提出用單元法推導(dǎo)局部坐標(biāo)的相對的關(guān)系，為三點(diǎn)懸掛與四點(diǎn)懸掛傳動系統(tǒng)局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為廣義坐標(biāo)提供理論依據(jù)。在建模過程中，首次考慮軸承變形、數(shù)目和支承位置的變化對整個傳動系統(tǒng)固有特性的影響。分析主軸軸承數(shù)目的變化引起的行星架受力、變形和傳動系統(tǒng)的固有頻率的變化。 5)在拉格朗日原理分析整個傳動鏈的動力學(xué)的基礎(chǔ)上，用有限元方法分析和對比兩種傳動系統(tǒng)主軸的結(jié)構(gòu)受力變形和前十階模態(tài)。用mass21單元對調(diào)心軸承進(jìn)行約束和載荷的施加，分析和對比了兩種傳動軸對整個傳動系統(tǒng)動力特性的影響。分析結(jié)果和第四章的整機(jī)固有特性對比分析可以看出，三點(diǎn)支承式主軸受力與變形比四點(diǎn)支承大，三點(diǎn)支承式主軸對齒輪箱行星架軸承要求較高。四點(diǎn)支承式主軸模態(tài)變形比三點(diǎn)支承式主軸大。
[Abstract]:The transmission system as the power transmission device of wind power generator, is an important component of the wind turbine, directly related to the overall performance of the wind turbine at home and abroad. It specially organized forces to design the transmission system and the research on all aspects of manufacturing. The research at home and abroad system mainly for internal parts of gear box research on coupling dynamics. The dynamic analysis theory and method for the transmission system of in-depth research, the overall accurate dynamics model is established and the dynamic characteristics of the transmission system can grasp better, improve the overall performance of the transmission system.
This paper takes two transmission chains of doubly fed variable speed constant frequency wind turbine as the research object, and establishes two models of wind turbine transmission system with support structure, and carries out a systematic dynamic analysis. The main contents and conclusions of this paper are as follows.
1) analysis of structure of the wind turbine transmission system, a simple comparison of several transmission chains. Focus on the analysis of the advantages and disadvantages of three doubly fed VSCF wind turbine suspension and four point suspension transmission system due to the number and distribution of different bearing caused by changes in the transmission system of motivation. The results of the analysis obtained three point suspension no static large centralized power, but a larger load impact on the gear box planetary mechanism; four suspension force concentrated mainly on the first two load bearing a greater impact.
2) principle of Lagrange's equations. The shafting parametric finite element, after simplified beam element, differential equations of beam elements with the Lagrange energy method, modeling and analysis of transmission system used in shafting. The relative displacement of the relation between the wind turbine gearboxplanet carrier component, the differential algebraic equations derivation of pure differential equations, the convenience of solving dynamic equations.
3) by kinetic equation established Newton's second law of planetary transmission system. The direct displacement relationship of each gear planetary transmission system is, establish the relationship between the generalized coordinates and local coordinates. Provide a theoretical basis for the Lagrange energy dynamics model and dynamic model of Newton's second law, lateral vibration and torsional vibration of the system, according to the dynamic equation of Newton the second law of planetary transmission system, and analysis of the natural frequencies and corresponding vibration modes.
4) the application of Lagrange equation, the elastic dynamic analysis method and multi-body dynamics theory, using the method of lumped parameter method and finite element method combining the dynamic model established two kinds of transmission chain. First proposed relative element method is local coordinate, three point suspension and four point suspension transmission system theory on the basis of local coordinate transformation for the generalized coordinates. In the modeling process, first consider the bearing deformation, changes in the number and position of the supporting effect on the inherent characteristics of the whole transmission system. Analysis of spindle bearings caused by the change of the number of planetary gear force, deformation and change of natural frequency of transmission system.
5) based on the principle analysis of the dynamics of Lagrange drive chain on the structure with the finite element method to analyze and compare the two kinds of transmission spindle deformation and the first ten modes are applied. The constraint and load by mass21 unit on the heart of the bearing, analyzes and compares the influence of dynamic characteristics of the entire transmission system two a drive shaft. The comparative analysis of the inherent characteristics of the analysis results and the fourth chapter can be seen, the three point type spindle bearing force and deformation is supported by four points, three points higher. Type spindle bearing of gear box planetary gear bearing four supporting spindle modal deformation than three bearing spindle.

【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM315;TH113

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1381937