大型风力发电机传动系统动力仿真分析

《大型风力发电机传动系统动力仿真分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年7月机械设计与制造工程Ju1．2015第44卷第7期MachineDesignandManufacturingEngineeringV01．44NO．7DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．07．005大型风力发电机传动系统动力仿真分析黎璐琳，孙文磊，黎路杨(1．新疆巴音郭楞蒙古自治州广播电视大学信息中心，新疆库尔勒841000)(2．新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830049)(3．新疆电力公司检修公司，新疆乌鲁木齐830002)摘要：对大型风力发电机传动系统进行了参数化设置，优化了系统模型，利用机械系统动力学分析软

2、件ADAMS对设计进行了仿真分析，验证了合理性，对易出现故障的斜齿轮部分进行了柔性体分析研究，得到关键部件的应力云分布，为风力发电机组传动系统疲劳寿命计算提供了参考。关键词：UG；ADAMS；三维数字建模；动力仿真；ANSYS中图分类号：TH12文献标志码：A文章编号：2095—509X(2015)07—0019—04风场运行数据表明，风力发电机故障率最高的部分是传动系统。作为风机组的核心部分，传动系统的性能直接影响整部风力发电机的运行。本文以大型风力发电机传动系统为载体，运用参数化设计与UG建模，利用ADAMS和ANSYS进行仿真分析，对失效率最高的齿轮部分进

3、行柔性体分析、接风轮刹车盘联轴器触分析，力求减少传动系统故障。图l风力发电机传动系统架构图1风力发电机传动系统建模风力发电机传动系统中，增速箱是核心部分，传动系统是将风能转换为机械动力的装置，由作为传递动力的部件，其主要功能是将风轮在风力低速传动系统、高速传动系统、齿轮箱、联轴节、制作用下产生的动力传递给发电机，并使其得到相应动系统等组成。传动系统一般可分为集成化结构的转速¨。本设计采用一级行星二级平行轴结形式和分离式结构形式，现今大多采用的是分离式构，传动比设定为67．4，输入轴转速为26．8r／min，结构，笔者设计的是部分集成化的传动系统，如图输出轴转速为

4、1519r／min。运动和动力装置设计l所示。参数见表1，行星转动的几何参数见表2。表l运动和动力装置参数表2行星转动的几何参数使用UG建造零件的三维模型，依照自上而下的方法进行整个传动系统装配与干涉分析。模型装配中齿轮间最容易发生干涉，本模型两对啮合齿轮干涉检验的结果为接触。主轴采用的是双轴承布置，目的是为确保叶轮引起的轴向和径向载荷不传递到增速箱中。整机的传动系统模型如图2所示。收稿日期：2o15—05—14基金项目：国家自然科学基金资助项目(50765007)作者简介：黎璐琳(1985一)，女，四川阆中人，新疆巴音郭楞蒙古自治州广播电视大学助教，新疆大学机

5、械工程学院硕士研究生，主要研究方向为机械设计及先进制造。·19·2015年第7期黎璐琳：大型风力发电机传动系统动力仿真分析响最大，因此需对其进行啮合分析。采用冲击函数析，有必要对其进行柔性体动力分析。法进行计算。3传动系统关键部件的柔性体分析l、(、1)／1柔性体模型不受集合变形量大小限制，能够在。I+』各种情况下的机械振动中进行较准确的分析。将式中：K为接触系数，取决于碰撞物的结构和形状；传动系统中的关键零部件导人ANSYS，生成柔性R，R为两个齿轮的分度圆半径。经计算，斜齿轮体中性文件，然后再导人ADAMS，与刚性体区域连1，2的接触系数为1．51×10N／

6、mm，斜齿轮3，4的接，对生成的刚柔耦合模型进行动力仿真，输出载接触系数为1．43×10N／mm[。啮合间接触力和荷文件。在ANSYS中对载荷文件进行柔性体应力力矩变化图如图6，7所示。应变分析，得到应力应变云图，流程如图8所示。UG中生成实体模型lIGES文件IIParasolid文件ANSYS中生成柔性体进行应力应变分析211O八ADAMS中生成刚性体模0型5O5一gMsN．，FL文L)件，IRI输出受力云图生成刚柔耦合模型动力学仿真，输出．1oci文件图8UG、ADAMS、ANSYS联合仿真流程图一●--一一时间／s利用ADAMS和ANSYS的接口，将AD

7、AMS中图6定轴传动部分齿轮轴承受力图的斜齿轮模型以parasolid格式导出，得到ANSYS可以直接读取的xt文件。用ANSYS导入斜齿轮3O文件，得到分析模型，设置斜齿轮的弹性模量为25165GPa，泊松比为0．29。在ANSYS中设置单元材料属性为solid185，界面节点处选择质量单元2·0mass21。用solid185对斜齿轮进行有限元网格划萤l5分，创建刚性节点和刚性区域。刚性节点相当于柔10辑月性体与刚性体的外连接点，整个柔性体中刚性节点O5的个数不能小于2。刚性区域指刚性节点与周围熊嶷节点连接的区域。调用数据接口方式Expo~to-L—二—·J

8、-c工：—-‘_——_0