【摘 要】
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随着全球风力发电装机量的增加,风力发电机逐渐往大型化、海上化方面发展。大型风力发电机传动链是风力发电机中将风的动能转换为电能的核心装置,是整个风力发电系统中最重要的部分。风机传动链包含叶片、轮毂、主轴、增速齿轮箱、发电机等部分,是一个体型庞大且构造复杂的多体耦合系统。建立准确的动力学模型,对于大型风机传动链的振动响应预估、共振点甄别、动力学设计等具有十分重要的理论价值及工程指导意义。以某型8MW大
【基金项目】
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2018年国家重点研发计划项目（项目编号:2018YFB2001602）“大型风电齿轮传动系统关键技术及工业试验平台课题二:大型风电齿轮传动系统动态设计与减振降噪技术”；
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随着全球风力发电装机量的增加,风力发电机逐渐往大型化、海上化方面发展。大型风力发电机传动链是风力发电机中将风的动能转换为电能的核心装置,是整个风力发电系统中最重要的部分。风机传动链包含叶片、轮毂、主轴、增速齿轮箱、发电机等部分,是一个体型庞大且构造复杂的多体耦合系统。建立准确的动力学模型,对于大型风机传动链的振动响应预估、共振点甄别、动力学设计等具有十分重要的理论价值及工程指导意义。以某型8MW大型风机传动链系统为研究对象,建立系统的柔性多体动力学模型,分析系统动力学响应特性、计算其固有频率,研究不同类型的结构柔性对系统动力学响应的影响,甄别系统潜在共振点;以降低共振风险和系统振动为目标对箱体与齿轮开展动力学优化设计研究。主要研究内容如下:（1）推导柔性多体的运动学与动力学方程,结合某型8MW大型风机的实际参数,根据传动链的系统耦合拓扑关系,利用SIMPACK多体动力学仿真平台,考虑主轴柔性、齿轮箱全柔性,建立传动链的柔性多体动力学模型。（2）对齿轮传动系统时变啮合刚度、动态接触应力、齿轮角加速度和振动加速度进行分析,结合时/频分析方法研究了系统动力学特性;对传动链内部件进行分类,基于齿轮传动系统全柔体动力学模型,研究不同的结构柔性对系统动力学响应的影响规律,为大型风机传动链的动力学建模及分析提供依据。（3）基于分析得到的系统前300阶固有频率,以频率原则、阻尼原则、能量原则、速度级原则和坎贝尔图为判别依据,对传动链潜在共振点进行甄别,得到系统潜共振点并给出共振点的振型,为齿轮箱减振优化设计提供参考。（4）依据齿轮传动系统减振避振设计方法,确定箱体优化参数、第二级齿轮最佳宏观尺寸以及平行级啮合错位参数。利用传动链多柔体动力学模型,以系统重量增量为参考条件对箱体进行模型优化设计;利用齿轮箱多柔体动力学模型,以动力学响应为参考,对第二级行星轮系宏观参数进行动力学优化设计;建立平行级多柔体动力学模型,研究啮合错位对齿轮动力学响应的影响规律,得到平行级齿轮啮合错位参数取值范围。
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