大功率风电机组行星均载特性的试验研究

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1、专业学位硕士学位论文大功率风电机组行星均载特性的试验研究ExperimentalStudyonPlanetaryLoadDistributionCharacteristicsofHighPowerWindTurbines作者姓名：王怀宾工程领域：机械工程学号：41304127指导教师：王德伦教授林建伟高级工程师完成日期：2017年12月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要随着风电行业的发展，对风电齿轮箱技术要求越来越高。根据近几年中国陆上风电发展趋势和海上风电发展，

2、大功率风电齿轮箱需求越来越大。大功率齿轮箱一般采用行星轮机构，因此对行星轮机构均载性研究十分必要。行星轮机构由于机床精度、加工精度、装配精度、受载后弹性变形、热变形等因素，使得每个行星轮载荷并不相等，受载不均，造成齿轮运行过程中振动大、噪声大、转动不平稳及齿轮失效，致使齿轮箱寿命缩短等情况。本文以2.5MW风电齿轮箱为研究对象，针对一级行星轮机构的均载性进行研究。主要研究内容如下：首先，分析行星传动机构特点，造成不均载的原因，实现机构均载的方法和均载原理。通过MATLAB软件求得2.5MW风电齿轮箱一级行星轮机构啮合每一瞬时齿廓方程

3、与啮合线的交点，转化为相应坐标系下坐标点；利用ANSYS生成物理模型，对其进行有限元分析，提取应变值，计算行星轮机构的均载系数和齿根最大应变位置,指导应变片粘贴的位置。其次，介绍2.5MW风电齿轮箱行星轮机构在风电试验台试验的目的，应变片测试原理，根据应变片布置方案选择合适的应变片、电桥和应变信号传输方式，粘贴应变片，布置箱体内信号线，连接信号线与应变仪通道，对整个应变测试系统进行调试。同时介绍应变片温度误差影响及误差消除。然后，根据试验方案将2.5MW风电齿轮箱在试验台上试验，测试齿轮箱在不同工况下的应变数据，计算一级行星传动系统

4、的均载系数，分析3个行星轮的均载性。通过与有限元计算的均载系数比较可知，有限元分析计算得到的均载系数比应变片测量值偏大，但相对偏差较小。通过有限元齿根与齿面应变计算得到的均载系数之比，修正测试应变得到的均载系数，得到修正后的齿面内啮合均载系数，提高计算的可靠性。总之，本文以2.5MW风电齿轮箱为例，通过对一级行星轮机构进行有限元分析，确定齿根最大应变位置，选择合适区域粘贴应变片，测量齿根应变，计算齿向载荷分布系数和均载系数，并与有限元分析得到的均载系数进行比较。修正了试验测得的均载系数，提高了计算可靠性。关键词：行星轮机构；有限元；

5、测试；均载-I-大功率风电机组行星均载特性的试验研究ExperimentalStudyonPlanetaryLoadDistributionCharacteristicsofHighPowerWindTurbinesAbstractWiththedevelopmentofwindpowerindustry,thetechnicalrequirementsofwindturbinegearboxarehigherandhigher.AccordingtothedevelopmenttrendofChina'sonshorewindpo

6、werandoffshorewindpowerdevelopmentinrecentyears,thedemandforhigh-powerwindturbinegearboxisgrowing.Planetarygeariscommonlyusedinhighpowergearbox,soitisnecessarytostudytheloadsharingofplanetarymechanism.Theplanetarymechanismduetomachinetoolprecision,machiningaccuracy,ass

7、emblyaccuracy,post-loadelasticdeformation,thermaldeformationandotherfactors,makingtheloadofeachplanetgearisnotequaltothatcausedbyunevenload,causingthegearintherunningprocessofthevibrationandnoise,unstablerotationandgearfailure,resultinginshortenedlifeofgearboxandsoon.I

8、nthispaper,the2.5MWwindturbinegearboxistakenastheobjectofstudy,andtheloadsharingcapacityoftheplanetarymechanismatthef