基于宏观参数优化与微观修形的高空风力发电空-地能量转换装置齿轮箱多目标优化OA

高空风能大规模开发利用的潜力巨大。齿轮箱作为陆基伞梯式高空风力发电空-地能量转换装置的关键组件,传动稳定性和传动效率是其关键性能指标。提出了一种宏观参数优化与微观修形相结合的优化方法。在宏观参数优化上,基于NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-II,非支配排序遗传算法-II),以传动可靠性及传动效率为优化目标,对齿轮箱的设计参数进行多目标优化,并基于优化后的参数通过Romax软件进行齿轮箱传动可靠性及效率分析,结果显示,参数优化后齿轮箱传动可靠性及效率都得到了提升;进一步地,针对齿轮箱存在的齿面载荷分布不均、偏载等情况,提出了结合齿廓修形和螺旋线修形的综合修形方法,在微观层面对齿轮箱进行优化。宏观参数优化与微观修形综合优化后,齿轮箱运行10 a后可靠度从96.353%提升至99.473%,传动效率从97.62%提升至99.10%。研究结果为陆基伞梯式高空风力发电空-地能量转换装置的高效运行提供了理论支撑和技术参考,为其后续工程化应用与运行奠定了良好基础。