东北大学学报（自然科学版）

东北大学学报:自然科学版 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (9): 1301-1305.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2014.09.020

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风电齿轮箱传动系统的动力学建模

周世华1，李朝峰1，王开宇2，闻邦椿1   

  1. (1 东北大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 沈阳110819； 2 沈阳鼓风机集团有限公司， 辽宁 沈阳110869)
  • 收稿日期:2013-10-24 修回日期:2013-10-24 出版日期:2014-09-15 发布日期:2014-04-11
  • 通讯作者: 周世华
  • 作者简介:周世华(1987-)，男，河北衡水人，东北大学博士研究生；闻邦椿(1930-)，男，浙江温岭人，东北大学教授，博士生导师，中国科学院院士.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金资助项目(51105063)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N120403004).

Dynamic Model of the Transmission System in Wind Turbine Gearbox

ZHOU Shihua1， LI Chaofeng1， WANG Kaiyu2， WEN Bangchun1   

  1. 1 School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China; 2 Shenyang Blower
  • Received:2013-10-24 Revised:2013-10-24 Online:2014-09-15 Published:2014-04-11
  • Contact: ZHOU Shihua
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摘要： 由于风速的随机性特点，使得风电齿轮箱长期处于较为复杂的变载荷作用下而产生振动，这些振动将会引起齿轮箱内部结构的损坏.为了更好地对齿轮箱进行动力学分析，将风电齿轮箱传动系统分解为三级齿轮传动，采用集中质量法，在直齿轮、斜齿轮和行星齿轮动力学模型的基础上，建立了整个齿轮箱传动系统的动力学模型；并在考虑齿轮啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、偏心量、弯扭耦合、自身重力以及支撑轴承等因素的共同作用下，利用拉格朗日方程推导了整个传动系统的动力学方程.为今后分析兆瓦级风电齿轮箱传动系统的固有特性、动态响应等动力学特性奠定了一定的基础.

关键词: 风力发电机, 齿轮箱, 齿轮传动系统, 耦合振动, 动力学模型

Abstract: Due to the random characteristics of wind speed， the transmission system in wind turbine gearbox would produce complex vibration， which can cause internal structure fatigue of the drive system. In order to analyze the performance of the gearbox， the wind turbine gearbox system was divided into threeclass gear transmission， and the dynamical models of spur gear， helical gear and planetary gear were built. On this basis， the dynamical model of the whole wind turbine gearbox system was established. The vibration differential equations of the drive system were derived through the Lagrange’s equation， considering the meshing stiffness， meshing damping， comprehensive meshing error， eccentricity， gravity， bendingtorsional coupling and support bearing. The model provides some theoretical reference for the characteristic analysis and vibration control of similar wind turbine gearbox system.

Key words: wind turbine, gearbox, gear system, coupling vibration, dynamical model

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