基于柔性多体动力学的风力发电传动系统可靠性研究

针对风力发电机的变工况和整机高柔性的特点，以风力发电机传动系统为研究重点，通过耦合风场的风速模型与风力发电机的整机柔性多体动力学模型，将风速变化作用在风轮叶片上的变载荷引入风力发电机的传动系统，研究传动系统的输入变载荷随风速的变化规律。在此基础上建立精细的传动系统柔性多体动力学模型，研究传动系统在输入变载荷作用下各轮齿和滚动轴承的动态响应和实际载荷历程，研究齿轮和滚动轴承之间的耦合作用对齿轮的动态啮合力和滚动轴承的动态接触力的影响。基于所获得的各轮齿的动态啮合力和滚动轴承的动态接触力，根据Lundberg-Palmgren理论研究齿轮和滚动轴承的疲劳寿命及其相互影响，研究传动系统的主要设计参数和制造安装误差等的随机性对传动系统可靠性的影响机理。在此基础上提出风力发电机传动系统的可靠性分析评价方法和设计理论，以及风力发电机传动系统的可靠性优化设计的方法。

针对风力发电机的变工况的特点，以风力发电机传动系统为研究重点，通过耦合风场的风速模型与风力发电机的整机动力学模型，将风速变化作用在风轮叶片上的变载荷引入风力发电机的传动系统，研究了传动系统的输入变载荷随风速的变化规律。在此基础上建立传动系统动力学模型，研究了传动系统在随机变载荷作用下各轮齿和滚动轴承的动态响应和实际载荷历程，研究了齿轮和滚动轴承之间的耦合作用对齿轮副的动态啮合力和滚动轴承动态接触力的影响。基于所获得的各齿轮副的动态啮合力和滚动轴承的动态接触力，根据 Lundberg-Palmgren理论研究了齿轮和滚动轴承的疲劳寿命及其相互影响，研究了传动系统的主要设计参数和制造安装误差等的随机性对传动系统可靠性的影响机理，进行了相关的实验研究。在此基础上提出了风力发电机传动系统的可靠性设计与分析评价方法以及风力发电机传动系统的可靠性优化设计方法。