風電齒輪箱系統(tǒng)動態(tài)可靠性建模.pdf

1、風電齒輪箱是風力發(fā)電機組的關(guān)鍵部件之一，保證齒輪箱有較長服役壽命和較高的可靠性對整個風電機組的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。然而，由于風速的無規(guī)律變化，施加在各齒輪上的載荷具有很強的隨機性，這使得齒輪箱的失效率居高不下。在這種隨機載荷的長期作用下，一方面齒輪內(nèi)部的損傷不斷地累積，各齒輪的強度隨時間逐步退化，從而導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立

2、和完全相關(guān)兩種情形之間。因此，本文在考慮了強度的退化和失效的相關(guān)，對風電齒輪箱中各齒輪的可靠性進行分析，進而實現(xiàn)風電齒輪箱系統(tǒng)的動態(tài)可靠性建模，并以2MW風電齒輪箱為例，同時考慮齒面接觸疲勞和齒根彎曲疲勞，對本文所建模型的有效性進行了驗證。
　　本文的主要研究成果有：
　　(1)表征齒輪強度退化的狀態(tài)量（磨損、裂紋、腐蝕等）一般很難直接測得，使得齒輪強度退化建模比較困難。為此，本文借助風速統(tǒng)計結(jié)果推算出各齒輪的應力，然后從應

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