2.5mw風機增速箱齒輪疲勞可靠性評估

1、浙江理工大學學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，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或其他教育機構的學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均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者簽名：郭睛衣簽字曰期：DI7年3月7日浙江理工大學碩士學位論文25MW風機增速箱齒輪疲勞可靠性評

2、估摘要隨著人類社會的發(fā)展，對能源的需求曰益增大。石油、煤炭等常規(guī)能源儲量有限且不可再生，而且其所造成的環(huán)境污染問題日益嚴重。隨著能源和環(huán)境壓力越來越大，尋求新能源加以開發(fā)利用成為當務之急。風能作為一種易于開發(fā)利用的清潔能源，越來越受到重視，截止2015年，我國風電裝機容量己達129GW，居世界第一。但當前服役風電裝備故障頻發(fā)，增速箱作為風電機組的關鍵部件，其故障導致停機的時間占據(jù)了風機故障停機時間的194％，而其中約60％是由齒輪故障導

3、致的。本文以功率分流型25MW風機增速箱為對象，依據(jù)其風場長年實地監(jiān)測數(shù)據(jù)轉化得到載荷譜，結合有限元分析開展其FMECA和FTA分析，確定其主要失效模式和機理?？紤]載荷和參數(shù)的隨機性利用蒙特卡洛方法研究增速箱齒輪的可靠性。論文主要研究工作如下：首先，簡述論文的研宄背景意義及風電發(fā)展現(xiàn)狀，綜述風機增速箱、齒輪傳動系統(tǒng)的載荷計算、行星齒輪傳動和齒輪傳動系統(tǒng)可靠性的研究現(xiàn)狀，介紹本文主要研究內容。其次，根據(jù)25MW風機增速箱的結構、材料、運行

4、方式和運行環(huán)境，運用風場長年實地監(jiān)測數(shù)據(jù)轉化得到了20年內主軸轉矩與轉數(shù)的關系，即LDD(LordDurationDistribution)載荷譜，利用有限元軟件對增速箱進行了應力、變形分析。結合有限元分析結果和現(xiàn)有風機增速箱在相同或相似使用環(huán)境下的失效情況，對25MW風機增速箱進行了詳細的FMECA及FTA分析。分析結果表明25MW風機增速箱的主要失效模式是齒輪的點蝕和斷齒，即接觸疲勞和彎曲疲勞失效，以及軸承的接觸疲勞失效。最薄弱環(huán)節(jié)

5、是二級行星輪和三級斜齒輪，以及輸出軸軸承和二級行星輪軸承，為可靠性評估提供依據(jù)。第三，根據(jù)功率分流型25MW風機增速箱的傳動原理，利用行星差動輪系轉矩和功率平衡理論，建立了各齒輪副所受切向力F的計算公式，利用其所受的LDD載荷譜，得到了各齒輪副所受切向力F的分布，為進行齒輪疲勞可靠性計算提供了基礎。第四，根據(jù)25MW風機增速箱的主要失效模式和機理，以保證各齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞可靠度為設計準則，采用應力強度模型理論，建立了其可靠性計算模