兆瓦級風力發(fā)電機隨機風載荷預測及齒輪傳動系統(tǒng)動力學研究.pdf

1、隨著能源問題日趨嚴峻，風能作為一種可再生的清潔能源受到了全球范圍內的廣泛關注，風力發(fā)電技術也得到了快速的發(fā)展。然而，由于風電齒輪箱的工作條件惡劣，受載情況復雜，導致齒輪箱已成為風電機組中故障率最高的部分，隨著對風電機組機械系統(tǒng)長壽命、輕量化和高可靠性運行需求不斷提高，這就對機械系統(tǒng)的動力學問題提出了很高的要求。本文對1.5MW風力發(fā)電機進行隨機風速預測并對齒輪傳動系統(tǒng)的動力學特性進行分析，主要研究工作包括:
　　針對風速的隨機變化

2、和短時強陣風的沖擊，建立了基于高斯核函數(shù)模糊粗糙理論的隨機風速預測模型，并得到了具有較高仿真精度的預測風速。根據(jù)風能捕獲原理及控制策略，并結合風力機氣動理論，建立了基于葉尖速比法的隨機風載荷模型，為準確地求解系統(tǒng)的動態(tài)響應提供了更加符合實際的外部激勵轉矩。
　　根據(jù)齒輪傳動系統(tǒng)的彈性變形情況，得到了嚙合線上相對位移的變化規(guī)律，并構建了兆瓦級風力發(fā)電機齒輪傳動系統(tǒng)的純扭轉動力學模型，考慮齒輪時變嚙合剛度、綜合嚙合誤差、軸的扭轉變形、

3、阻尼以及風載荷等內外部激勵的影響，并推導出了齒輪傳動系統(tǒng)的動力學微分方程。
　　對齒輪傳動系統(tǒng)的無阻尼自由振動方程進行了求解，得出了系統(tǒng)的固有頻率以及各個構件的振動模式，并對齒輪傳動系統(tǒng)的扭轉振動方程進行分析，得到了系統(tǒng)在時變內、外激勵共同作用下固有頻率、振動位移、動態(tài)嚙合力等的動態(tài)響應的變化規(guī)律。
　　在隨機風載荷作用下的齒輪傳動系統(tǒng)動力學問題中，油膜剛度和摩擦系數(shù)對動態(tài)響應的影響非常明顯，因而有必要對齒輪進行彈流潤滑分析