特定转速下的风机传动系统动态分析.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER特定转速下的风机传动系统动态分析刘思羽。栾忠全。马超(北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京100192)摘要：以三级行星轮系风力传动系统为研究对象，基于非线性多体动力学理论，通过建立系统的集中参数模型研究复杂系统的动态响应。分析表明，在输入转速确定的条件下，考虑系统的啮合刚度与啮合阻尼建立的动力学模型，能够反映系统的非线性运行特性；在多级系统中，轮系中齿轮的周期性由齿轮啮合刚度和其轴承支承刚度决定，并且，其频率响应具有明显的调幅特性，调制波形频率与输入轴旋转频率直接相关。研究

2、对多级行星轮传动系统的振动特性研究、故障诊断具有一定指导意义。关键词：风机传动系统；非线性分析：相图中图分类号：TH132文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)05—0043—04DynamicAnalysisonTransmissionSysteminWindTurbineunderCertainRotatingVelocityLIUSiyu，LUANZhongquan，MAChao(LaboratoryofModernMeasurement＆ControlTechnology，BeijingInformationS

3、cienceandTechnologyUniversity，Beijing100192，China)Abstract：Basedonnonlinearmulti-bodydynamicstheory，thispaperbuildsdynamicstructuremodelsusingLumpedParameterMethodtostudydynamicresponsesofthecomplexstructureinwindturbinetransmissionsystem．Bytheresultoffrequencyandchaoso

4、ftheresponses，thedynamicmodelwhichtakesmeshingstiffnessanddampingintoaccountisreliabletoexpoundnon-linearcharacteristic．Theperiodicityofgearsaredeterminedbygearmeshingstiffnessandsupportingstiffness，itsfrequencyresponsehasobviousamplitudemodulationcharacteristics，andthe

5、frequencyofmodulationwaveformcorrelatetotherotationfrequencyoftheinputshaft．Theseresultsprovidereferenceforvibrationcharacteristicsanalysisandfaultdiagnosisofthewindturbinetransmissionsystem．Keywords：transmissionsysteminwindturbine；nonlineardynamics；phasediagram0引言大型风机传

6、动系统通常由行星齿轮系、斜齿轮系、叶片等结构构成。随着对风机的广泛应用与研究，在其动态特性和失效机理等问题上，缺乏对系统可靠性及其传动特性的基本理论，这已成为风机设计和应用上的主要方面而得到越来越广泛的关注。在传动系统的研究上，中外学者在其动态特性和失效机理等方面有许多研究成果。通常，传动系统被分为几个关键部分，以便分析其动态特性。根据现有文献【l_101，为了综合分析系统的动态特性，一些力学模型建立了对齿轮箱的支持，通过齿轮、传动轴、轴承等的研究求解系统的动态响应。文献[4]建立行星齿轮系的非线性扭转动力学故障模型，研究系统的时变啮

7、合尺度和齿轮侧隙等特性，再由数值积分方法求解系统方程以此获得系统的分岔。文献[5—7]考虑了其他故障特性如动接触、冲击、横向振动、时变刚度、齿轮侧隙、齿轮啮合时的轴承裂纹等等，更加深入了对行星轮系统动态响应特性的理解。但是以上文献建立的模型主要为单级轮系，忽略了多级轮系间的相互耦合作用以及传动轴的扭转刚度对整个系统的影响。本文以3级行星轮齿轮箱风机传动实验系统为研究对象，通过建立多级系统的动力学模型，分析系统的分岔和混基金项目：北京高等学校英才计划项目(71A1411128)沌响应，以期更好地理解复杂系统的结构及其动态特

8、生。1方法j

9、．J模型参数测量本文研究的对象是3级行星齿轮箱，齿轮箱的参数由图1风机实验台提供。齿轮的基本参数见表l。G1、G2和G3分别是第一级的行星轮、太阳轮和该轮系的内齿圈；G4和G5是第二级的行星轮和太阳轮；G6、G7和G8分