2.5mw風電齒輪箱可靠性分析

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：都聾閣晰簽字日期：z／S年6月∥日浙江理工大學碩士學位論文摘要摘要目前，在各種新能源中，風

2、電是經(jīng)濟上最可行、技術上最成熟的可再生清潔能源。我國經(jīng)濟正處于高速發(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刻不容緩。風電機組可以將風能轉(zhuǎn)換為電能，其主要由葉片、齒輪箱、發(fā)電機和偏航裝置等組成，其中齒輪箱是風電機組的關鍵部件，主要實現(xiàn)提速功能。由于風電機組安裝在海上、高山等偏遠地區(qū)，維修不便且所需成本高昂，因此一般要求使用壽命20年。同時隨機風載變化大，造成齒輪箱故障頻發(fā)，嚴重影響了風電機組的穩(wěn)定可靠運行。本文以

3、25MW風電齒輪箱為研究對象，進行失效模式及影響分析(FMEA)，確定其主要失效模式及原因；通過風場實測載荷得到LDD載荷譜，利用RomaxDesigner軟件建模并得到齒輪應力分布，并研究考慮相關性時齒輪的可靠性。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)外風力發(fā)電和風電齒輪箱的發(fā)展現(xiàn)狀；分析總結了齒輪傳動系統(tǒng)動力學和可靠性研究現(xiàn)狀；并在此基礎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風電齒輪箱的結

4、構、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，隨機風載是引起齒輪箱失效的主要原因。第三，針對風場長年監(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風電齒輪箱的剛柔耦合模型，應用上述載荷譜計算了齒輪箱各齒輪的接觸應力、彎曲應力，并統(tǒng)計得到了各接觸應力與彎曲應

5、力的分布，為后續(xù)疲勞可靠度計算奠定了基礎。第四，簡述了Copula函數(shù)的特點及常用Copula函數(shù)；應用應力一強度干涉模型和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)容進行了總結，并指出了風電齒輪箱可靠性需要進一步研究的內(nèi)容。關鍵詞：風電齒輪箱；疲勞可靠性；載荷譜