大型风电齿轮箱耦合固有特性仿真分析

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1、机械设计与制造第5期192MachineryDesign&Manufacture2014年5月大型风电齿轮箱耦合固有特性仿真分析许洪斌，吴灿元，杨长辉(1．重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室，重庆400054；2．重庆理工大学机械工程学院，重庆400054)摘要：风电齿轮箱是风电机纽的重要组成部分，其振动特性会影响整个机组的运行，因此研究齿轮箱系统的固有特性具有重要意义。在大型风电齿轮箱三维实体模型的基础上，采用弹簧模拟轴承的方式把传动系统和箱体耦舍起来，建立该齿轮箱齿轮一传动轴一轴承一箱体系统耦合非线性

2、动力学有限元模型，运用LanczOS法对齿轮箱系统进行耦合模态分析得到系统固有频率和固有振型。通过计算齿轮啮合频率分析得出齿轮箱系统在高阶振型中产生共振现象，为大型风电齿轮箱的优化设计提供理论依据。关键词风电齿轮箱；固有特性；啮合频率中图分类号：TH16；TH122；TM315文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)05—0192—03SimulalionandAnalysisofCoupledNaturalCharacteristicofLargeWind-TurbineGearboxXUHong—bin

3、，WUCan—yuan2，YANGChang—hui‘(!．KeyLaboratoryofAutomobilePartManufacturing，CheckingandMeasuringTechnologyofMinistryofEducation，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，Chin

4、a)Abstract：Wind—turbinegearboxisO2"timportantpartofwind-turbine，itsvibrationcharacteristichasanimpactonthenormaloperationofthewholesystem，SOtheresearchonnaturalcharacteristicsofgearboxisofgreatsignifcance．Basedonthethree—dimensionalsolidmodeloflargewindturbinegea

5、rboxandcouplingtransmissionsystemandgearboxtogetherbysimplifyingbearingswithsprings．thecouplednonlineardynamicalFEmodelcontaininggears-shafts—bearings-housingforthegearboxWasbuiltcomprehensivelytope咖thecoupledmodalanalysisofthewholegearboxwithLanczosmethod，andthe

6、naturalfrequencyandtheformofvibrationWasobtained．TheresultshowedresonancephenomenoninhighermodesWasproducedbyanalyzinggearmeshfrequencyandresultofmodalsimulation，whichprovidedftheoreticalbasisforoptimizationdesi~ofwindturbinegearboxsystem．KeyWords：Wind-TurbineGea

7、rbox；NaturalCharacteristic；MeshFrequency1引言精度，有利于对齿轮箱固有特Jl生的求解分析。采用Hypermesh有限元软件对5MW风电齿轮箱系统进行在风力发电中，风电齿轮箱是把风能转化为电能的增速传前处理，建立风电齿轮箱齿轮—传动轴—轴承—箱体系统耦合非动装置。风电齿轮箱结构复杂，在传动过程中受到外部随机载荷、线性动力学有限元模型，在Abaqus软件中采用Lanczos方法进冲击载荷以及装配误差引起的振动，其运行状态直接影响整个发行耦合模态分析得到固有频率和固有振型，通过与齿轮啮合

8、频率电机组的正常工作，因此对风电齿轮箱系统固有特性的研究是十对比分析得出风电齿轮箱系统是否发生共振现象。分有必要的。国内外学者从研究方法、研究对象以及研究内容方面对齿轮箱系统的固有籽『生进行了大量的研究。从研究方法上看2风电齿轮箱传动原理主要从集中质量法和有限元法对齿轮一转子—箱体进行建模【t叫；5MW功率分流风电增