風(fēng)機傳動鏈多體動力學(xué)建模研究.pdf

1、隨著國家對風(fēng)電行業(yè)的投入，風(fēng)機越來越受到關(guān)注，而風(fēng)機的核心部件--傳動鏈也逐漸成為研究焦點。傳動鏈多體動力學(xué)建模是傳動鏈研究的方法之一，區(qū)別于其他建模方法的最大特點是能夠從運動學(xué)及動力學(xué)角度分析傳動鏈動態(tài)特性，并以三維模型方式展現(xiàn)。
　　本論文主要基于Virtual.Lab.Motion多體動力學(xué)平臺及Samcef for Wimd Turbine(S4WT)專業(yè)風(fēng)機軟件對傳動鏈進行建模仿真。在Motion環(huán)境中，從基本CAD部件

2、開始建模，依靠約束關(guān)系完成風(fēng)機齒輪箱、傳動鏈及整機模型的搭建。其中齒輪箱模型為基于子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合法的剛?cè)峄旌隙囿w模型，并利用給定轉(zhuǎn)速加負載的方法對齒輪箱模型進行了仿真。利用一維動量定理在Matlab中建立槳葉模型，利用基于葉素動量定理的空氣動力學(xué)在槳葉上施加風(fēng)負載以實現(xiàn)風(fēng)機風(fēng)能的兩種輸入模型；利用速度一轉(zhuǎn)矩控制曲線及Matlab電機模型兩種方法模擬電機負載；采用一維與三維聯(lián)合仿真方法實現(xiàn)多領(lǐng)域耦合作用。結(jié)果表明柔性構(gòu)件對傳動鏈輸出特性有

3、一定影響，葉素動量定理較一維動量定理更適于傳動鏈動態(tài)特性研究。
　　在S4WT環(huán)境中，利用軟件參數(shù)化模型及1.5MW某型號風(fēng)機實際參數(shù)建立了含有超單元行星架的齒輪箱及高精度整機模型。在輸入輸出轉(zhuǎn)矩及輸入轉(zhuǎn)速給定的情況下，進行了齒輪箱的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)仿真；在定常風(fēng)、湍流風(fēng)等風(fēng)況下，實現(xiàn)了風(fēng)機正常變槳恒功率運行及緊急剎車啟動的急停工況。通過模態(tài)分析，列舉了槳葉在不同共振頻率下的振型，找到了塔架的共振頻率。此外，在S4WT平臺上比較了兩種不同