風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性建模.pdf

1、風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件之一，保證齒輪箱有較長(zhǎng)服役壽命和較高的可靠性對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。然而，由于風(fēng)速的無規(guī)律變化，施加在各齒輪上的載荷具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，這使得齒輪箱的失效率居高不下。在這種隨機(jī)載荷的長(zhǎng)期作用下，一方面齒輪內(nèi)部的損傷不斷地累積，各齒輪的強(qiáng)度隨時(shí)間逐步退化，從而導(dǎo)致各齒輪的可靠度不斷降低；另一方面由于齒輪箱是由一系列齒輪構(gòu)成的多狀態(tài)串聯(lián)系統(tǒng)，各齒輪的失效具有相關(guān)性，所以齒輪箱系統(tǒng)的可靠度介于相互獨(dú)立

2、和完全相關(guān)兩種情形之間。因此，本文在考慮了強(qiáng)度的退化和失效的相關(guān)，對(duì)風(fēng)電齒輪箱中各齒輪的可靠性進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電齒輪箱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性建模，并以2MW風(fēng)電齒輪箱為例，同時(shí)考慮齒面接觸疲勞和齒根彎曲疲勞，對(duì)本文所建模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文的主要研究成果有：
　　(1)表征齒輪強(qiáng)度退化的狀態(tài)量（磨損、裂紋、腐蝕等）一般很難直接測(cè)得，使得齒輪強(qiáng)度退化建模比較困難。為此，本文借助風(fēng)速統(tǒng)計(jì)結(jié)果推算出各齒輪的應(yīng)力，然后從應(yīng)

3、力的作用效果入手，結(jié)合線性疲勞累計(jì)損傷理論和材料的S?N曲線，運(yùn)用Markov過程建立了各齒輪的強(qiáng)度退化模型。
　　(2)基于各齒輪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果和強(qiáng)度退化模型，結(jié)合應(yīng)力-強(qiáng)度干涉(Stress-Strength Interference，SSI)模型，同時(shí)考慮齒面接觸疲勞和齒根彎曲疲勞，運(yùn)用通用生成函數(shù)(Universal Generating Function，UGF)方法實(shí)現(xiàn)了各齒輪的動(dòng)態(tài)可靠性建模。
　　(3)基于各齒