风力发电机偏航减速器的运动设计与仿真

设计

风力发电机偏航减速器的运动设计与仿真

李明伦王益轩刘玮黄新武张永军

(西安工程大学机电工程学院，陕西710048)

摘要：为了实现风电偏航减速器的大减速比，借助虚拟样机技术，用Pro/E软件建立了四级行星齿轮减速器三维模型，然后导入到ADAMS中进行仿真分析，计算出所有齿轮的角速度，通过分析证实了各级传动比分配是合理的。同时，为了避免减速器行星架在工作过程中发生共振，运用ANSYS/Workbench15.0计算了减速器行星架的固有频率及振型，并进行了分析，最后得出了偏航驱动减速器的工作频率范围。

关键词：行星齿轮减速器；仿真分析；偏航系统；传动比；模态分析；风力发电机

中图分类号：TS 103.133文献标志码：A

收稿日期：2015—04—16

基金项目：本文由陕西省教育厅产业化培育项目资助(项目编号：2013JC17)。

Kinematic Design and Simulation of Yawing Reducer

for Wind Generator

Li Minglun, Wang Yixuan, Liu Wei, Huang Xinwu, Zhang Yongjun

Abstract：To realize larger reduction ratio of yawing reducer of wind generator and adopt of virtual prototype technique, 3D model of four-stage planetary reducer has been established with Pro/E software, then simulative analysis has been conducted with the model leading to ADAMS to work out angular velocities of total gears, it has been proved that various drive ratio distribution was reasonable. Meanwhile, natural frequencies and vibration shapes of gear carrier have been calculated and analyzed by applying ANSYS/Workbench15.0 in order that sympathetic vibration of reducer gear carrier wouldn't occur during operation, finally working frequency scope of yawing drive reducer has been determined.

Key words：planetary reducer; analogue analysis; yawing system; drive ratio; mode analysis; wind generator

偏航系统是风力发电机的重要部分，偏航系统的灵活可控性可以使风机准确稳定对风，使风电机组能最大程度利用风能，提升发电效率。减速器是偏航系统至关重要的一个组件， 行星减速器在风力发电机上应用较多，为了提高行星减速器的可靠性能及其使用年限，同时为了克服常规解析分析方法计算量大、耗时长、效率低等不足，运用有限元分析软件对减速器的关键件行星架进行模态分析并计算其固有频率及阵型是有必要的。

本文利用虚拟样机技术，在Pro/E中建立了四级行星齿轮减速器各个零件的三维模型并装配，通过Pro/E和ADAMS软件之间的接口将模型导入ADAMS中，添加运动副和驱动之后进行仿真，得到各级行星轮和太阳轮、输入轴和输出轴的角速度曲线，通过分析数据和曲线，验证了设计的合理性。……