基于动力学的风力发电机齿轮传动系统模糊可靠性评估

针对风力发电机齿轮传动系统在变风速工况下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部轮齿时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮)轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。在此基础上,利用有限单元法、赫兹接触理论和数理统计理论得到了传动系统各齿轮和各支承轴承的动态接触力的概率分布,基于应力)强度干涉理论建立风力发电机齿轮传动系统关键零部件的模糊可靠性模型,并计算了关键零部件及系统的模糊可靠度。     

随机风作用下风力发电机齿轮传动系统动载荷计算及统计分析

针对风力发电机齿轮传动系统在随机风作用下失效率高的问题,在模拟真实风速的基础上,建立考虑外部随机风载及内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度及综合传递误差等激励因素的风力发电机齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过对动力学模型进行仿真计算,得到各齿轮副的动态啮合力和各支承轴承的动态接触力。结合有限单元法和赫兹接触理论,得到关键零部件的应力时间历程,采用雨流计数法对应力时间历程进行统计分析,得到传动系统各关键零部件承受载荷的应力谱及概率分布函数。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态可靠性分析和疲劳寿命预测奠定基础。     

风力发电机齿轮传动系统的动态特性分析

以某1.5MW风力发电机齿轮传动系统为研究对象,基于机械动态仿真技术,对传动系统的动态特性进行研究。以Pro/E和S4WT为工具,建立其齿轮-传动轴-轴承-箱体的系统耦合分析模型。给出了约束、驱动和负载的添加方法,综合考虑轮齿时变啮合刚度、啮合误差、轮齿啮合冲击等内部激励,以及风力机气动转矩和负载转矩等外部激励的条件下,得到了系统的振动响应和动态啮合力,并和理论值进行对比验证。研究结果为风力发电机齿轮传动系统的动态优化设计和可靠性分析提供了理论依据。     

变风载下2.5MW风力发电机行星齿轮传动系统动力学特性分析

根据2.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统在随机风场中复杂变工况的工作特点,利用双参数威布尔分布模型描述随机风速的分布,获得由随机风速引起的时变风载。采用集中参数法建立风力发电机行星齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型。综合考虑风力发电机行星齿轮传动系统的轴承支撑刚度、齿轮副时变啮合刚度等内部激励对传系统的影响,对变风载下2.5 MW行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真计算分析,求得在外部风载作用下各构件的位移响应与速度响应,为风力发电机行星齿轮传动系统的故障诊断和优化设计奠定了良好的理论基础。     

考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

变载荷下风力机齿轮传动系统的动态响应分析

根据风力发电机组在随机风场中变速、变载的工作特点,基于组合风速模型,研究了由随机风速引起的时变载荷(扭矩)。综合考虑了风力机齿轮传动系统的内、外部激励,利用拉格朗日方法推导出其动力学方程,对变载荷下风力机齿轮传动系统的动力学特性进行仿真计算分析,获得了风力机各级齿轮的振动位移和各齿轮副的动态啮合力,为风力机齿轮传动系统的振动特性分析和结构优化设计奠定了基础。     

基于有限元的风力发电机齿轮分析

齿轮增速箱是风力发电机的核心部件,齿轮的设计直接影响增速箱的工作寿命和可靠性。由于齿轮箱运行的环境比较恶劣,往往会造成齿轮过早失效。以1.5 MW级风力发电机为研究对象,建立齿轮的有限元模型,利用ANSYS对其进行受力分析,进一步验证齿轮的最大受力及受力位置,为风力发电机的齿轮优化设计提供科学的参考依据。     

风力发电机组传动系统建模分析及齿轮的模态分析

本文对风力发电机传动系统进行建模分析,并建立了传动系统动态过程的微分方程,分析了风力机传动系统的动态特性,对风力发电机组传动系统齿轮部件进行了模态分析。     

齿轮传动系统动态响应分析

利用SolidWoks软件建立齿轮传动系统实体模型,导入ANSYS软件进而完成齿轮传动系统三维有限元模型的建立。综合考虑了刚度激励、误差激励的耦合作用,采用ANSYS软件的瞬态响应模块的Full法对齿轮传动系统进行了动态响应分析。得出了齿轮传动系统在耦合激励作用下的响应曲线。为下一阶段的齿轮箱系统动态响应分析奠定了基础,也为齿轮箱故障诊断提供了一定的理论和技术支撑。     

1.5MW风力发电机行星齿轮机构动态特性研究

基于三维软件Pro-E,建立了1.5MW风力发电机行星轮系传动系统模型,并导入ADAMS进行刚体动力学仿真,通过接触力比较得知太阳轮易受损,通过ANSYS模态分析,得到其前十阶固有频率,为今后齿轮箱动态特性研究提供数据基础.     

基于动力学和可靠性的风力发电齿轮传动系统参数优化设计

通过建立1.5 MW风力发电齿轮传动系统动力学微分方程,考虑由风速变化引起的外部激励和由时变啮合刚度与综合误差引起的内部激励,应用模态叠加法求解系统的动力学微分方程并给出了使用系数和动载系数的表达式。在此基础上,对齿轮传动系统的优化问题进行了深入研究, 建立以等强度原则和可靠性为约束,以体积最小为目标的优化设计数学模型,利用Matlab的优化工具进行优化,并对实例进行分析计算。分析结果表明,给出的变工况动载荷条件下的风电齿轮传动系统优化设计方法和得到的设计参数,能有效地提高传动系统的可靠度,明显降低重量和体积。     

变风速运行控制下风电传动系统的动态特性

基于齿轮系统动力学的方法对风电传动系统进行研究。运用基于自回归模型的线性滤波法(Auto-regressive,AR)建立的风速模型对实际风场的随机风速进行模拟;根据风力发电机在实际情况中的运行控制策略获得风力发电机齿轮传动系统的时变输入转矩激励;综合考虑风力发电机齿轮传动系统中各个齿轮副的时变啮合刚度、各个滚动轴承的刚度、各个轮齿综合啮合误差等内部激励,采用集中参数质量法建立风力发电机齿轮传动系统的耦合动力学模型;在此基础上建立风力发电机齿轮传动系统的动力学微分方程并进行仿真计算,分别求解风力发电机齿轮传动系统的固有频率、振动响应、动态啮合力和滚动轴承动态轴承力。研究结果为风力发电机传动系统的动态性能优化设计和可靠性设计奠定了基础。     

齿轮传动模糊可靠性优化设计

依据统计学和模糊数学理论,考虑设计参数的随机性和模糊性,建立圆柱齿轮传动模糊可靠性优化设计的数学模型;并针对实例进行计算,给出最优参数,验证了此模型和优化方法的正确性和可行性.     

基于闪温法的传动齿轮抗胶合可靠度分析与计算

以Block闪温法为基础，论述了齿轮传动抗胶合可靠性分析模型和计算方法，并用实例加以说明，为探索可靠性技术在齿轮抗胶合承载能力计算中的应用进行了有益的尝试。     

风电齿轮三维接触有限元分析

采用弹性接触有限元方法对1兆瓦风力发电机增速齿轮副进行了接触仿真分析,研究了齿轮啮合计算中的相关问题。利用三维建模软件Pro/E,建立了风电齿轮增速齿轮组传动系统的实体模型,利用有限元分析软件ANSYS,得到了增速齿轮组的应力和应变规律。根据计算结果,找出了风电齿轮增速齿轮组的最危险部位,对提高风力发电齿轮传动系统的承载能力和性能有一定的指导意义。     

大型能源装置行星齿轮传动模糊可靠性研究

以模糊可靠度分析为理论依据,建立了行星齿轮传动接触强度和弯曲强度的模糊可靠性模型.结合实例,研究了中心距、模数、极限应力等因素对接触强度和弯曲强度模糊可靠性和安全系数的影响.同时通过大量的计算数据,分析了模糊可靠度与安全系数的关系.     

基于FORM的齿轮传动多学科优化设计

通常多学科设计优化是一种确定性设计方法,未考虑不确定性因素的影响。为降低多学科设计优化过程中不确定性因素对系统性能的影响,将一次可靠性方法与协同优化方法相结合,应用到多学科设计优化中。建立基于一次可靠性方法的协同优化的数学模型,并阐述其求解流程,该方法可用于多学科设计优化领域的可靠性设计问题。分别运用协同优化方法和基于一次可靠性方法的协同优化实现了减速器齿轮传动的多学科优化设计,在这两种方法的系统级优化中,引入松弛变量,将一致性等式约束转化为不等式约束,使算法易于收敛。优化结果表明基于一次可靠性方法的协同优化方法求得的最优解使得约束条件满足了可靠性要求,提高了系统的可靠性,具有实际工程意义。     

齿轮传动系统动载荷非稳态弹流润滑研究

综合考虑实际齿轮传动中系统振动引起的动载荷，卷吸速度和曲率半径随时间和坐标的变化等非稳态效应，沿整个啮合线进行了直齿轮传动弹流润滑完全数值计算与分析，指出了研究齿轮传动弹流润滑时应考虑动载荷的影响。