大功率风电增速箱设计

本文针对兆瓦级风力发电增速箱的运行工况和实际使用情况，对大功率风电增速箱的传动型式选择、齿轮强度计算、均载机构的设计、轴承配置、抗微点蚀措施、润滑系统设计等方面进行了详细地分析和论述。并通过Ansys软件对关键部件进行了有限元分析，为兆瓦级风力发电增速箱的设计开发提供了参考。     

5MW风电增速齿轮箱的设计与动力学分析北大核心

针对大功率风电增速齿轮箱设计与研究不足的问题,提出5 MW级设计方案,并进行动力学分析。采用三级传动类型,前两级为2K-H型行星轮系,三级为定轴轮系。通过输入风电载荷谱进行仿真分析与理论计算结果对比,确保计算结果的准确性。利用动力学方法:对行星架进行模态分析,使行星架模态频率避开齿轮啮合频率;对各齿轮副进行传动误差分析,得出各齿轮副传动误差的周期性变化规律与最大误差;对各轴承进行加速度响应分析,得出不同转速下的振动加速度曲线,发现各轴承加速度曲线的波峰与波谷出现重叠的规律,使齿轮箱输入转速避开了峰值。研究内容为大功率风电齿轮箱设计与可靠性分析提供方法。     

叶片辊轧机传动系统动力学特性仿真与分析

叶片辊轧机传动系统动力学特性是决定叶片加工质量的关键性能之一。基于虚拟样机技术,采用Pro/E建立辊轧机传动系统三维模型,再将其导入RecurDyn中进行动力学仿真,模型中设置各齿轮、齿轮与齿条间为赫兹接触模型,并以轧辊与叶片间的非线性辊轧力作为模型激励载荷,对传动系统的动态特性进行仿真分析。结果表明:传动系统中,轧辊齿轮-齿条、轧辊齿轮-齿轮以及油缸齿轮-齿条之间的接触力曲线均呈现周期性波动;旋转油缸运动过程中,瞬时速度变化周期与大齿轮及侧齿轮的啮合周期相关;上下轧辊齿轮转速平稳,但在轧辊旋转方向改变瞬间,速度存在冲击现象;运动过程中,上、下轧辊角速度变化趋势与旋转油缸角速度变化趋势基本相同。研究结果为优化叶片辊轧机传动系统结构提供了理论依据。     

风电齿轮箱直齿轮传动系统动态特性影响分析

综合考虑齿轮啮合刚度、齿侧间隙、齿轮啮合误差以及外部激励等多种非线性因素对齿轮传动系统动态特性的影响,建立风电齿轮箱传动系统高速级直齿轮传动的纯扭转非线性动力学模型,用拉格朗日方程推导了传动系统的振动微分方程。采用Runge-Kutta法对直齿轮系统非线性动力学模型进行求解,得到传动系统的时域波形、频谱图和相位图。定量给出齿轮转速、齿侧间隙等参数变化对齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:随着转速和齿侧间隙的增大,传动系统的振动幅值明显增大,系统的振动加剧。为风电齿轮箱传动系统的固有特性,动态响应等动力学特性奠定了一定的基础。     

基于PRO/E与ADAMS二级行星齿轮传动系统的动力学研究

多级行星轮系结构复杂,运动学与动力学的表现难以确定。文章以二级行星齿轮传动系统为研究对象,确定太阳轮、行星轮与内齿轮之间正确的啮合参数,利用三维造型软件PRO/E建立行星齿轮传动系统的实体模型,以动力学分析软件ADAMS为平台建立虚拟样机模型,进行传动系统的运动学与动力学仿真。仿真得到系统的传动比、输出轴的输出速度以及齿轮之间的径向力与圆周力,结果与理论计算结果吻合度很高,说明虚拟样机模型的构建合理。仿真结果可对多级行星齿轮减速器的优化设计和工程分析提供理论依据。     

电磁齿轮传动系统的优化设计与动态仿真

对电磁齿轮这种新型非接触式传动机构及其工作原理进行了概述,并建立电磁转矩的数学模型,通过有限元方法对电磁齿轮结构参数进行了优化设计,在此基础上对影响电磁齿轮电磁力的主要控制参数进行了优化研究,并对电磁齿轮传动系统进行了动态仿真分析。通过合理设计电磁齿轮的结构参数和控制参数,可有效提高电磁齿轮的电磁力,所得结果为电磁齿轮传动系统的进一步设计提供了理论依据和数据参考。     

对称型混合双公比车床主传动系统设计与仿真

为提高机床的设计水平,基于虚拟样机技术对其主传动系统进行设计与仿真至关重要.绘制了对称型混合双公比车床主传动系统图,基于NX自项向下方法构建总装配主模型,在此基础上建立主传动系统各个主要零、部件的三维模型,对机床主传动系统进行运动学仿真;选择一对啮合的直齿圆柱齿轮,将其导入ADAMS中,建立齿轮啮合的虚拟样机模型,基于多体动力学的接触碰撞算法,实现齿轮啮合的动力学仿真,得到转速、轮齿啮合力等参数特性曲线.分析仿真结果,与理论计算相吻合,验证了模型建立的正确性.     

MW级风机齿轮传动系统动力响应分析

参考国家标准GB/Tl9406-2003和国际标准IS081400-4:2005规范设计2.5MW风机增速箱三维模型。联合ADAMS与MATLAB软件对单级斜齿行星轮系进行动力学分析,对正常和断齿工况下的动态特性、啮合力时频域信号进行对比研究。同时,在仿真环境下实现了三级增速齿轮啮合过程,仿真分析结果对整机出现断齿故障的预测和系统可靠性研究有实践指导作用。     

基于ADAMS的锥齿轮传动系统动态特性仿真和可靠性疲劳分析

利用Pro/E软件对齿轮进行参数化三维实体造型,并运用Parasolid把其导入ADAMS中,建立齿轮传动系统动力学仿真模型,进行运动分析、动态干涉情况分析以及利用动态指数进行可靠性疲劳分析,验证齿轮三维参数化造型过程及传动系统建模过程的合理性.     

基于DSP和3G的风电增速箱故障监测系统研究

以风力发电机的增速箱为研究对象,选用TMS320F28335数字信号处理器(DSP)和3G无线通信模块EM820W搭建硬件平台,设计一种嵌入式的在线实时故障监测系统。该系统利用DSP实现对风电增速箱的数据采集、存储和数据信号的分析等功能,而EM820W无线通信模块则实现数据的无线通信传输功能,将DSP分析的结果和采集的原始数据传送到上位机,从而实现对风电增速箱的远程在线诊断与监测功能,监测增速箱的工作状况。     

风电行星轮系动态传动误差计算与分析

风电齿轮箱内的行星齿轮系在运行过程中产生的传动误差分析困难。为解决此问题,考虑行星齿轮系的实际工况,利用三维绘图软件建立多间隙的行星齿轮系非线性有限元模型。采用显式动力学求解方法,结合非线性动力学软件及齿轮啮合原理,讨论风电行星轮系在不同转速和负载时的动态传动误差曲线的变化规律。结果表明:时变啮合刚度和动态传动误差之间有一定的关联;行星轮系的动态传动误差与行星轮的动态传动误差存在差异。通过仿真证明了齿轮啮合刚度和传动误差对风电齿轮箱内的行星齿轮系运行过程有影响,实际应用中采用修边齿轮。     

多泵蓄能式液压传动风力发电系统设计及仿真

针对传统单泵式液压传动风力发电系统在复杂工况时常处于欠功率运行的状态,从而使整个机组工作效率较低的现象,提出一种基于风速-压力反馈的数字式多泵液压传动系统。根据不同风速状态得到相应管路压力,并根据压力状态控制液压泵的切入个数,从而使多泵系统可以快速响应系统状态变化,最大化地将风能转化为电能,以提高系统效率。通过在多泵系统与液压马达之间接入由电磁开关阀控制的蓄能系统,辅助多泵系统工作,提供瞬态的蓄能供能作用,以短时间内抑制液压管路能量波动,提高系统运行的安全性和稳定性;通过AMESim/Simulink进行仿真。结果表明：所设计的多泵蓄能系统可以适应复杂风速工况运行,工作效率比传统单泵系统更高且更稳定。     

风电机组行星传动柔性齿圈变形特点分析

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈变形特点,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧及铰链连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚-柔耦合动力学模型。分析各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,分别讨论了不同扭簧扭转刚度、负载力矩、支撑点处径向支撑刚度和周向支撑刚度条件,得到了齿圈的变形特点。该结果可为风力发电机行星传动的设计提供参考。     

液压马达发电机并网转速控制方案及实验验证

风力机与定量泵连接后,气动转矩波动程度对调节机组并网转速具有明显影响,会造成机组传动链可靠度下降。从风速预测以及气动转矩性能出发,设计一种液压马达发电机并网转速控制方案,从而控制机组的稳定并网并减小机组的传动链载荷。采用Simulink软件构建垂直轴液压机组并网转速调控测试模型,之后在机组分别处于固定、阶跃与自然波动风速3种状态下进行变量马达转速调节。平稳风速和随机风速下并网转速试验结果表明,综合运用比例节流阀与变量马达调节可以使系统压力波动幅值达到0.1 MPa,显著降低变量马达的转速高频波动幅度,满足风电机组并网转速控制要求。     

中南沿海气候条件下风力机可靠性分析

基于风电场现场数据,根据故障率、故障时间和维修成本等指标确定影响风力机可靠性的主要零部件。利用FTA法分析主要零部件故障的具体原因;采用相关性分析法分析风力机故障率与环境因素(风速、温度及环境湿度)之间的相关性;利用季节指数分析风力机故障率的季节性特征。结果表明：液压系统﹑电气控制系统和偏航系统故障是造成风力机故障率高的主要原因,故障率占比达67.91%;发电机和传动系统虽然故障率较低,但其平均故障时间和维修成本更高;故障率与风速、温度和湿度存在明显相关性,其中故障率与风速存在负相关关系,与温度和环境湿度存在正相关性。     

一种实用的PDM安全管理模型设计及其实现

为了提高PDM系统的安全性,提出了针对PDM系统的静态、动态数据的安全模型,实现层次型的全局安全管理层和局部安全管理层的管理模式;对数据库进行了更加严格的权限控制;对于新建对象提出了基于基因遗传的属性继承模型来加速安全管理的进行;对于日益严重的网络威胁,提出了运用密码机制的口令控制及数字签名,以保证PDM数据在传输过程中的完整性和保密性,从而全面实现PDM系统的安全管理。     

随机载荷下风机齿轮动态可靠性评估

以2 MW水平轴变速风力发电机齿轮传动系统为研究对象,对已产生裂纹的风机齿轮进行可靠性评估。以随机风速作为风机齿轮箱外部载荷,通过齿轮的转矩、切向载荷,计算齿轮齿根所受应力,并采用Weibull分布进行拟合;根据断裂概率与齿轮所受最大应力之间的关系和Griffith理论,建立断裂概率与裂纹之间的模型;基于Paris公式建立裂纹与载荷加载次数模型;最后,将上述2种模型结合,利用可靠度与失效率之间的关系,建立考虑随机载荷条件下,风机齿轮的动态可靠性模型。以风机齿轮箱中太阳轮为例,结果表明：相对于初始可靠度大于0.99的太阳轮,所验证的太阳轮初始可靠度在低至0.5的情况下,经过高载荷的作用,其可靠度会急剧下降,直至失效。在确定的材料下,所提模型可以较好地反映不同应力水平下裂纹扩展以及裂纹对可靠度的影响,可较好地应用于工程实践中。     

多传感器跑道积冰预警无线数据采集系统设计

针对机场跑道结冰检测与预警问题,开发了一套基于组态软件的模拟机场跑道积冰气象参数无线采集系统。系统利用道面冰点传感器检测模拟跑道内部不同深度的温度和冰点温度,采用Vaisala气象传感器测量道面附近环境温度、风速和湿度等气象数据。重点开发了道面冰点传感器的组态软件驱动程序,实现了道面冰点数据的组态和集成。基于组态软件虚拟串口技术和公共网络通信平台,开发了多通道数据采集与传输模块,解决了飞行区内道面数据无线采集和传输问题。采用组态软件开发了数据中心,实现了道面积冰数据的存储、处理和人机界面。实验结果显示:该系统实现了道面多点积冰数据无线通信,能够采集和记录道面温度、环境温度和风速等积冰数据,为后续道面积冰预警系统建立实验平台和数据分析中心。该系统避开了飞行区内线路敷设和通信频段干扰等问题,为机场飞行区内道面积冰预警问题提供了一种新思路。     

基于Bladed的电液比例变桨距风力机半物理仿真平台

变桨距是风力机控制关键技术之一。本文通过对风力机空气动力学研究,为变桨距控制奠定了理论基础。为了对变桨距执行机构和控制规律进行研究,搭建了半物理仿真平台,其中电液比例变桨距执行机构和控制器按照1．5MW级风力机要求真实制造,而风力机其它部分采用“Bladed”软件的数字模型代替,同时平台提供加载装置实时模拟作用在变桨距液压缸上的风力负载。从半物理仿真平台试验结果表明,变桨距控制满足功率稳定的要求。