制动工况下风电齿轮传动系统的动力学特性分析

考虑多种内、外部因素通过仿真获得风力发电机正常制动时齿轮箱的外部载荷。采用集中质量参数法在考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、综合啮合误差、齿侧间隙和齿面滑动摩擦力等因素的情况下建立风力发电机齿轮传动系统的纯扭转非线性动力学模型;利用数值方法求得传动系统在制动工况下各齿轮副沿啮合线的振动位移和动态啮合力等;分析齿侧间隙和齿面滑动摩擦力对风电齿轮传动系统动力学的影响。

基于键合图的风电齿轮传动系统稳健优化设计

根据风电齿轮传动系统可靠性受系统动态性能及不确定性因素影响较大的特点,采用键合图方法来分析该系统的动力学特性,为快速准确求得可靠性评估中使用系数和名义转矩提供了一种新方法;采用非概率稳健优化设计方法使该系统可靠性约束达到稳健可行的目的。通过实例对比,结果表明,该设计方法提高了风电齿轮传动系统可靠度的稳健可行性。

啮合刚度对MW级风电行星齿轮传动系统固有特性的影响

针对MW级风力发电机行星齿轮系统,分析了固有频率的参数敏感度,主要研究了啮合刚度的变化对固有频率的影响规律。以MW级风电行星齿轮传动系统振动模态特性为例,简化了固有频率的参数敏感度公式,得到了啮合刚度对固有频率的影响规律,研究结果为可靠性灵敏度设计提供了重要参考。

含摩擦的风电齿轮传动系统非线性动力学分析

建立了含摩擦的风电齿轮传动系统的纯扭转非线性动力学模型,引入时变啮合刚度、综合啮合误差等因素,考虑了齿侧间隙与摩擦转矩等非线性因素的影响,进行量纲一化处理后得到了系统的动力学方程组;采用Runge-Kutta法对其进行求解,得出风电齿轮传动系统的非线性动态响应;计算了摩擦因数分别为0和0.07时系统随啮合频率变化的分岔图,并通过庞加莱截面、功率谱和关联维数等定性和定量工具对系统的非线性动力学特性进行了研究。结果表明,摩擦激励会使系统的周期响应中含有较多的次谐成分,诱发更多频率成分;摩擦激励会使得低频区域混沌区间减少,较快进入周期或拟周期运动状态;高频区域周期区间减少,拟周期区间、混沌区间加长,系统运动更为复杂。研究可为风电齿轮传动系统的故障机制研究、结构设计和更优工况的选择提供理论指导。

齿厚制造误差对风电齿轮传动系统性能的影响

考虑齿轮的齿厚误差因素,基于Romax Designer建立了某2.0MW风电齿轮箱传动系统的数值模型。研究了齿轮齿厚误差对齿轮传动系统中各齿轮齿面接触应力、齿根弯曲应力的影响,从而提出了通过进行误差控制来提高齿轮传动性能的具体措施。分析结果表明,加工齿轮时,相比于初始设计值,较小的齿厚预存量将会提高齿轮的承载能力。

计及干摩擦的风电齿轮断齿故障动力学分析

为了揭示齿面摩擦影响风电齿轮传动系统中定轴齿轮断齿故障动力学行为变化的机理,基于库伦摩擦定律,计算定轴轮系和行星轮系轮齿间的齿面摩擦力。通过改变齿宽模拟断齿故障,应用势能法得到定轴齿轮断齿后的时变啮合刚度;考虑干摩擦、时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和阻尼,建立含一级定轴齿轮断齿故障的风电齿轮传动系统动力学模型;通过分析一级定轴齿轮啮合点的相对位移随系统啮合频率变化的分岔图、相图和Poincare截面,研究定轴齿轮的动力学特性。结果表明,齿面摩擦在高频区域对系统的分岔形式较为明显,相图和Poincare截面的形状复杂多变,系统混沌区间增加,加剧了断齿对系统稳定性的影响。