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大型风能发电机组传动系统故障分析与评价

作　者: 雷福祥
导　师: 孙文磊
学　校: 新疆大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 大型风力发电机增速齿轮箱 ADAMS 疲劳分析 ANSYSWokbench 故障预测
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

风力发电机是利用风能驱动发电机,将机械能转化为电能的大型机组。经过20年的发展,我国已在该领域处于领先水平。大型风能发电机组传动系统的故障是风机运行中的主要问题,尤其是齿轮箱的故障,占到了整个故障很大的百分比。风力发电机组的传动系统主要是由风轮转子、低速轴、齿轮箱、高速轴和发电机转子构成的。主轴,扭力轴是传动系统中很重要的部件,通过现有的疲劳理论对关键部件进行疲劳寿命预测,从而找到整个传动系统故障预测方法。本文利用ug,adams,ansysworkbench等软件对风力发电机进行了静力学,动力学,疲劳寿命分析,将疲劳理论与有限元分析软件结合起来,验证了实验数据的合理性。利用ansysworkbench对齿轮箱关键部件的模态分析,得到了传动轴,关键齿轮的寿命,疲劳破坏,等效交变应力,安全系数等相关云图。今后研究将从动力学角度出发研究故障原因及其状态效应。在大型风能发电机组故障敏感参数及特征提取的基础上,进行风能发电机组传动系统故障预测评估。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题来源  8
  1.2 风力发电机组传动系统  8-10
  1.3 风力发电机组传动系统失效与故障类型  10-13
  1.4 风力发电机组传动系统故障分析研究的意义与内容  13-15
    1.4.1 论文研究的意义  13-14
    1.4.2 论文的主要研究内容  14-15
2 风力发电机组传动系统关键部件失效分析  15-38
  2.1 传动系统的基本参数  15-16
  2.2 主轴故障分析  16-18
    2.2.1 主轴静力学失效分析  16-17
    2.2.2 主轴的故障预测与评价  17-18
  2.3 主轴轴承的失效分析  18-20
    2.3.1 主轴轴承静力学失效分析  18-19
    2.3.2 主轴轴承故障分析与评价  19-20
  2.4 扭力轴疲劳故障分析  20-24
    2.4.1 扭力轴静力学失效分析  20-23
    2.4.2 扭力轴的故障预测与评价  23-24
  2.5 关键齿轮的疲劳故障分析  24-28
    2.5.1 利用疲劳理论进行关键齿轮失效分析  24-27
    2.5.2 关键齿轮故障分析与评价  27-28
  2.6 关键齿轮接触故障分析  28-31
    2.6.1 利用ansys 对齿轮进行接触故障分析  28-29
    2.6.2 齿轮接触故障分析与评价  29-31
  2.7 利用模态分析对传动系统关键部件进行故障分析  31-37
    2.7.1 传动系统关键零部件模态分析  31-35
    2.7.2 基于模态分析的关键部件的故障预测与评价  35-37
  2.8 本章小结  37-38
3 风力发电机组传动系统动力学失效分析  38-57
  3.1 Adams 软件计算方法  38-41
  3.2 柔性体理论在传动系统故障中的应用  41-43
    3.2.1 柔性体的空间坐标  41-42
    3.2.2 柔体动力学计算公式  42-43
  3.3 基于adams 风力机传动系统关键齿轮故障分析  43-49
    3.3.1 风力机关键齿轮模态中性文件  44
    3.3.2 风力机关键齿轮模态中性文件生成方法  44-46
    3.3.3 风力机关键柔性体斜齿轮的模态分析  46-49
    3.3.4 基于Adams 模态分析对关键齿轮进行故障分析与评价  49
  3.4 传动系统动力学故障分析  49-56
    3.4.1 基于Adams 传动系统动力学故障分析  49-56
    3.4.2 传动系统动力学失效分析  56
  3.5 本章小结  56-57
4 风力发电机组传动系统整体故障分析与评价  57-79
  4.1 风机传动系统的故障敏感参数及故障点  57-60
    4.1.1 传动系统敏感参数提取  57-59
    4.1.2 传动系统故障点的类型及监控措施  59-60
  4.2 基于Ansysworkbench 风力发电机传动系统关键部件随机振动分析  60-66
    4.2.1 主轴振动分析  60-61
    4.2.2 行星架振动分析  61-62
    4.2.3 扭力轴振动分析  62-64
    4.2.4 5 号斜齿轮振动分析  64-65
    4.2.5 底座振动分析  65-66
  4.3 风力发电机齿轮箱零部件参数优化  66-70
  4.4 基于Ansysworkbench 风机传动系统关键部件优化分析  70-74
    4.4.1 主轴优化分析  71-72
    4.4.2 主轴轴承优化分析  72-73
    4.4.3 底座优化分析  73-74
  4.5 风力发电机传动系统运行可靠性和稳定性分析  74-76
    4.5.1 风机传动运行可靠性分析  74-75
    4.5.2 风机传动运行稳定性分析  75-76
  4.6 基于MATLAB 风机传动系统仿真分析  76-78
  4.7 风力发电机组传动系统整体故障分析与评价  78-79
5 总结与展望  79-81
  5.1 全文总结  79
  5.2 下段工作展望  79-81
参考文献  81-83
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  83-84
致谢  84

大型风能发电机组传动系统故障分析与评价

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