风力发电机组传动链动力学研究

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1、风力发电机组传动链动力学研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：黄华清指导教师：朱才朝教授兼职导师：马飞高工学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年五月DynamicsResearchofMegawattLevelWindTurbineDriveTrainAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByHuangHuaqingSupervisedbyProf.ZhuCaichaoPluralisticSuperv

2、isedbyMaFeiSpecialty:MechanicalEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要课题来源于国家“十二五”科技支撑计划课题“7MW级风电齿轮箱主轴轴承产业化关键技术研究（2012BAA01B05）”。风力发电机组传动链由轮毂、主轴、增速齿轮箱、弹性联轴器、电机等构成，是复杂的机电耦合系统，且常年工作在时变风载、柔性支撑的复杂工作环境下，其动力学行为直接影响了风机的可靠性。近年来，风机传动链高发的故障使其自身成为了风机的薄弱环节，

3、严重影响了风机20年的设计寿命。开展风力发电机组传动链的动力学研究具有实际工程应用价值。论文的主要研究内容如下：①对风力发电机组传动链的结构原理和传动原理进行分析，对传动链各组成部件的结构进行叙述。②对风力发电机组传动链多刚体动力学建模理论进行分析，确定传动链的坐标系及传动链各单元的坐标、各传动链单元的位移及相对位移，推导传动链的动能、势能及耗散能计算公式，利用拉格朗日法求得传动链系统的动力学方程。在此基础上利用SIMPACK软件，建立风力发电机组传动链多体动力学模型。③对风力发电机组传动链多体动力学模型进行分析，得到传动链前9阶模态频率和振型；基于直接积分法，计算额定工况下风机传动链动态

4、响应，分析风力发电机组传动链的动力学特性。④建立一套风力发电机组传动链远程在线测试系统，对某型号兆瓦级风力发电机组传动链动力学特性进行测试，验证理论分析的正确性。关键词：兆瓦级风力发电机组，传动链，多体动力学，动态特性，远程在线测试I英文摘要ABSTRACTTheresearchsubjectofthethesisstemsfromtheproject“Thestudyofkeytechnologiesofindustrializationfor7MWwindturbinegearboxandspindlebearing”intheNationalScienceandTechnologyP

5、illarProgramduringtheTwelfthFive-yearPlanPeriodofChina.Windturbinedrivetrain,whichisacomplexelasticsystem,ismainlyconsistedofhub,mainshaft,gearbox,flexiblecouplingandgenerator,etc.Andwindturbinedrivetrainisalwaysworkingunderharshenvironmentssuchastime-varyingwindloadandflexiblesupporting.Dynamicso

6、fwindturbinedrivetrainhaveadeepimpactonthereliabilityoftheentireturbine.Recently,highfailureratesofwindturbinedrivehavemadeitbecometheweaknessofthewindturbine,whichdeeplypreventwindturbinefromachievingits20-yeardesignlife.Researchonthedynamicsofwindturbinedrivetrainhasgreatpracticalengineeringvalu

7、es.Themaincontentsofthisthesisareshownasfollows:①Theformulationandtransmissionprincipleofthemulti-megawattwindturbinedrivetrainisanalyzed.Thecomponentsandcoefficientsofthewindturbinedrivetrainareintroduced.②Themu