2.5mw風(fēng)機(jī)增速箱齒輪疲勞可靠性評(píng)估

1、浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)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(duì)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：郭睛衣簽字曰期：DI7年3月7日浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文25MW風(fēng)機(jī)增速箱齒輪疲勞可靠性評(píng)

2、估摘要隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求曰益增大。石油、煤炭等常規(guī)能源儲(chǔ)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(yán)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(dāng)務(wù)之急。風(fēng)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(fēng)電裝機(jī)容量己達(dá)129GW，居世界第一。但當(dāng)前服役風(fēng)電裝備故障頻發(fā)，增速箱作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，其故障導(dǎo)致停機(jī)的時(shí)間占據(jù)了風(fēng)機(jī)故障停機(jī)時(shí)間的194％，而其中約60％是由齒輪故障導(dǎo)

3、致的。本文以功率分流型25MW風(fēng)機(jī)增速箱為對(duì)象，依據(jù)其風(fēng)場長年實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到載荷譜，結(jié)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(jī)理?？紤]載荷和參數(shù)的隨機(jī)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(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀，綜述風(fēng)機(jī)增速箱、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷計(jì)算、行星齒輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性的研究現(xiàn)狀，介紹本文主要研究內(nèi)容。其次，根據(jù)25MW風(fēng)機(jī)增速箱的結(jié)構(gòu)、材料、運(yùn)行

4、方式和運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)用風(fēng)場長年實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到了20年內(nèi)主軸轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系，即LDD(LordDurationDistribution)載荷譜，利用有限元軟件對(duì)增速箱進(jìn)行了應(yīng)力、變形分析。結(jié)合有限元分析結(jié)果和現(xiàn)有風(fēng)機(jī)增速箱在相同或相似使用環(huán)境下的失效情況，對(duì)25MW風(fēng)機(jī)增速箱進(jìn)行了詳細(xì)的FMECA及FTA分析。分析結(jié)果表明25MW風(fēng)機(jī)增速箱的主要失效模式是齒輪的點(diǎn)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(jí)行星輪和三級(jí)斜齒輪，以及輸出軸軸承和二級(jí)行星輪軸承，為可靠性評(píng)估提供依據(jù)。第三，根據(jù)功率分流型25MW風(fēng)機(jī)增速箱的傳動(dòng)原理，利用行星差動(dòng)輪系轉(zhuǎn)矩和功率平衡理論，建立了各齒輪副所受切向力F的計(jì)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(jìn)行齒輪疲勞可靠性計(jì)算提供了基礎(chǔ)。第四，根據(jù)25MW風(fēng)機(jī)增速箱的主要失效模式和機(jī)理，以保證各齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞可靠度為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，采用應(yīng)力強(qiáng)度模型理論，建立了其可靠性計(jì)算模