风力机行星齿轮传动系统动态特性与参数灵敏度研究

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行星齿轮传动系统具有传动比大,承载能强和体积小等优势,故风电机组增速箱中大量采用行星齿轮传动系统作为增速部件。在增速过程中如果其刚度参数设计不合理,其固有频率极有可能处于激励频率范围内,从而产生剧烈的振动与冲击,甚至造成故障和破坏,故研究风电行星齿轮传动系统的动态特性与参数灵敏度对提高与改善其可靠性与稳定性具有重要的工程意义。  针对上述问题本文以风电行星齿轮传动系统为研究对象,运行有限元法对其各刚度参数进行计算,运用牛顿力学理论推导出具有18个自由度的振动微分方程,构建模型时计入了时变刚度参数及啮合相位等因素的影响,采用特征值求解的方法计算其固有频率及对应振型,并对各阶固有频率和振型进行了详细的描述与归类。提出一种量化评价各刚度参数对其固有频率影响程度的方法,运用该方法量化评价了啮合刚度、扭转刚度和支撑刚度对其固有频率的影响程度及规律。研究发现太阳轮、行星轮和内齿圈的支撑刚度对其低阶固有频率影响较大,而内齿圈支撑刚度和内外啮合刚度对系统的部分高阶固有频率的影响较大,扭转刚度仅对系统中心构件扭转振动模式影响较大;外啮合刚度对行星轮与太阳轮参与振型影响较大,内啮合刚度对行星轮与内齿圈参与振型影响较为显著。  该方法及研究结论为工程设计人员主动调节固有频率躲避参数敏感点及共振点提供了理论依据。
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