2.5mw風(fēng)電齒輪箱可靠性分析

1、浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：都聾閣晰簽字日期：z／S年6月∥日浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要目前，在各種新能源中，風(fēng)

2、電是經(jīng)濟(jì)上最可行、技術(shù)上最成熟的可再生清潔能源。我國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段，能源與環(huán)境的壓力日益增大，開發(fā)新能源、研究使用新能源技術(shù)刻不容緩。風(fēng)電機(jī)組可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，其主要由葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)和偏航裝置等組成，其中齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，主要實現(xiàn)提速功能。由于風(fēng)電機(jī)組安裝在海上、高山等偏遠(yuǎn)地區(qū)，維修不便且所需成本高昂，因此一般要求使用壽命20年。同時隨機(jī)風(fēng)載變化大，造成齒輪箱故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響了風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。本文以

3、25MW風(fēng)電齒輪箱為研究對象，進(jìn)行失效模式及影響分析(FMEA)，確定其主要失效模式及原因；通過風(fēng)場實測載荷得到LDD載荷譜，利用RomaxDesigner軟件建模并得到齒輪應(yīng)力分布，并研究考慮相關(guān)性時齒輪的可靠性。具體研究工作如下：首先，闡述了論文的研究背景及意義；綜述了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展現(xiàn)狀；分析總結(jié)了齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)和可靠性研究現(xiàn)狀；并在此基礎(chǔ)上提出了本文研究內(nèi)容。其次，分析了某齒輪箱廠生產(chǎn)的25MW風(fēng)電齒輪箱的結(jié)

4、構(gòu)、工作原理和工作環(huán)境條件；根據(jù)試驗和現(xiàn)場失效情況對該齒輪箱進(jìn)行了失效模式及影響分析(FMEA)，明確了齒輪點蝕、膠合、磨損、斷齒是齒輪箱的主要失效模式，隨機(jī)風(fēng)載是引起齒輪箱失效的主要原因。第三，針對風(fēng)場長年監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用雨流計數(shù)法得到了其LDD載荷譜；簡述了RomaxDesigner軟件的功能、特點和優(yōu)勢，利用其建立了25MW風(fēng)電齒輪箱的剛?cè)狁詈夏Ｐ?，?yīng)用上述載荷譜計算了齒輪箱各齒輪的接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力，并統(tǒng)計得到了各接觸應(yīng)力與彎曲應(yīng)

5、力的分布，為后續(xù)疲勞可靠度計算奠定了基礎(chǔ)。第四，簡述了Copula函數(shù)的特點及常用Copula函數(shù)；應(yīng)用應(yīng)力一強(qiáng)度干涉模型和SN曲線，基于Copula函數(shù)建立了考慮接觸疲勞和彎曲疲勞相關(guān)性的齒輪疲勞可靠性計算模型；利用離差平方和最小值原理和matlab優(yōu)化工具箱估計了Copula函數(shù)的參數(shù)，并計算得到了各齒輪疲勞可靠度。最后，對全文的研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并指出了風(fēng)電齒輪箱可靠性需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。關(guān)鍵詞：風(fēng)電齒輪箱；疲勞可靠性；載荷譜