大型风电增速箱结构设计与性能仿真研究

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1、大型风电增速箱结构设计与性能仿真研究④重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：高远俊指导教师：杜静教授兼职导师：韩花丽高级工程师学位类别：工程硕士(机械工程)重庆大学机械工程学院二O一三年五月StudyonStructualDesignandPerformanceSimulationofLargeWindTurbineGearbox⑧AThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDe

2、greeByYuanJunGaoSupervisedbyProf．JingDuPluralisticSupervisedbyHuaLiHanMajor：MechanicalEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity，Chongqing，China．May，2013摘要摘要风电增速箱是风力发电机组的一个重要的机械传动部件，它将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速进行发电。随着风力发电机组的大型化，特别是海上风电

3、的兴起，对风电增速箱提出了更苛刻的要求，齿轮箱应具有承载功率大、可靠性高、结构紧凑、重量轻等特点。因此，针对这一特点对大型风电增速箱的结构设计和性能仿真进行研究是风力发电技术发展的必然要求。传统的风电增速箱通常采用一级行星+二级平行轴传动结构型式或二级行星+一级平行轴传动结构型式，虽然这些结构型式技术成熟、应用广泛，但是随着功率的增大，齿轮箱的体积和重量都相应的增加了，不能满足整个风力发电机组的设计要求。通过比较国内外风电增速箱技术的发展状况，两级差动行星齿轮传动+一级平行轴齿轮传动结构型式能够较好地满足大型风电

4、增速箱的发展特点，差动行星结构具有功率分流、齿圈浮动等特有的优点，功率分流能够减少齿轮箱的最大外径，齿圈浮动使齿轮啮合的均载性更好，增加齿轮的寿命。为了进一步减小齿轮箱的体积和重量，行星级采用了多个行星齿轮，同时运用柔性轴技术能够很好地解决了行星齿轮啮合的均载性，提高了齿轮的寿命。因此，本文对功率分流、柔性轴结构两项关键技术进行了探讨，并运用到齿轮箱设计中，通过与传统结构的设计对比，验证了该技术的优势所在。另外，针对风电增速箱高可靠性的要求，本文基于MASTA软件分析平台，以2MW风电增速箱为实例对齿轮箱齿轮传动

5、系统进行了性能仿真，真实地模拟了齿轮、轴、轴承等关键零件的性能特性，并结合仿真结果对齿轮安全系数、齿面接触、传递误差等关键环节进行了优化，通过与试验结果对比分析，进一步验证了设计意图。因此，通过这项研究，找到了一种大型风电增速箱的设计平台和设计方法，并对整个齿轮箱齿轮传动系统性能仿真的方法进行了探讨，增加了齿轮箱的可靠性，缩短了开发周期，同时也满足了大型风电机组大型化、紧凑型、高可靠性的发展要求。关键词：风电增速箱，功率分流，柔性轴，修形，性能仿真重庆大学硕士学位论文ABSTRACTWindturbinegear

6、boxisanimportantmechanicaldrivecomponentofwindturbine，ittrans衔spowerwhichthewindrotorgenerateswithwindpowertothegenerator,andincreasescorrespondingspeedtomakeelectricity．Withthepowerofthewindturbineincreases，especiallytheoffshorewindturbineisdeveloping．itisfu

7、rtherdemandtowindturbinegearbox，whichisinthenatureofmorepower，morereliable,1essvolumeandlighterweight．Soitisverynecessarytostudythelargewindnlrbinegearbox’sstructuredesignandperformancesimulationinthelongrtlnofWindturbinetechnologydevelopment．Thetraditionalwi

8、ndturbinegearboxusuallylayoutwithonestageplanetarygear+twostagesparallelgeartransmissionortwostagesplanetarygear+onestageparallelgeartransmission．Aboutthetraditionalstruction，itisinthenat