풍력발전기용 증속기 유성기어열의 전달오차 특성

Abstract

풍력발전기가 대형화 되어감에 따라 구성 부품의 크기가 커지고 있다. 풍력발전기용 증속기는 저속, 고토크를 고속, 저토크로 변환해주는 중요한 부품으로 기어의 운전시 진동 및 소음 문제의 비중이 점점 높아지고 있으며 해결방안이 시급하게 요구되고 있다. 그러나 기어의 운전시 진동 및 소음 자체가 많은 인자들에 의해 영향을 받기 때문에 진동 및 소음을 간단하고 쉽게 예측하는 것은 대단히 어렵다. 본 연구에서는 풍력발전기용 유성기어열의 구조에 대해 논하고 그 중에 일반적인 유성기어열을 대상으로 전달오차를 예측하고자 한다. MATLAB을 이용하여 인벌류트 곡선과 필렛 곡선의 좌표를 구한 후 이를 이용하여 기어의 치형을 생성하고, 한 쌍 물림 최고 위치 점과 한 쌍 물림 최저 위치 점을 확인한다. 기어의 치형 좌표를 이용하여 이의 컴플라이언스와 물림 강성의 변화에 대해 연구하며, 물림강성을 이용하여 전달오차를 구한다. 설계 단계에서 전달오차를 예측 할 수 있는 프로그램을 개발하여 저소음, 저진동 기어를 개발하는데 기초자료로 이용할 수 있을 것이다. 또한 유성기어의 기어 제원적인 측면에서 전달오차에 영향을 미치는 인자에 대해 논의한다.; As the wind turbines are getting bigger in power, components such as gearbox, bearing, blade, generator are getting larger in size, and their reliability & maintenance are getting more important. Wind turbine gearboxes is a critical component by converting the power of low speed and high torque into that of high speed and low torque, then transmitting it to generator. Therefore, its dynamic analysis should be essential for carrying out the gear design based on reliability. In this study, gear transmission error characteristics are investigated on planetary gear train of conventional-type gearbox. For characteristics analysis, a procedure for computing mesh stiffness and static transmission errors was developed for internal and external spur gears. Firstly, the compliance of gear teeth is calculated using gear tooth profile coordinate. Secondly, the variation of mesh stiffness and transmission error is analyzed between sun and planet / planet and ring. Finally, the method for minimizing noise and vibration is proposed on the design of wind turbine gearbox.