考虑零件失效相关的风电齿轮箱寿命建模

【摘要】齿轮箱作为风电机组的主要传动部分,其性能的好坏是影响风电机组寿命的一个重要方面。对于齿轮箱而言,忽略系统失效的相关性,常常会导致过大的误差。本文以1.5MW风电齿轮箱为研究对象,将风电齿轮箱系统结构进行详细的计算与分析,并利用Copula函数,考虑风电齿轮箱零件之间的失效相关性,结合Sklar定理,运用逐层分析的思想,构建基于零件失效相关的风电齿轮箱寿命分布模型。首先,考虑变风速对载荷的影响以及顺序统计量的特点,在应力-强度干涉模型的前提下,通过以载荷作用次数为寿命度量指标的机械零部件动态可靠性模型,构建机械零部件的寿命分布模型。其次,基于风电齿轮箱齿轮的设计参数,利用机械零部件的寿命分布模型,通过对齿轮齿面接触疲劳应力与强度的计算,建立了风电齿轮箱零件的寿命分布函数。用最小二乘法估计风电齿轮箱零件的寿命分布函数形式中的参数,进而确定寿命分布函数的具体分布规律,以此作为风电齿轮箱系统联合分布函数的边缘分布函数。然后,根据确定零件寿命分布函数形式时的相应参数,生成相应的频率直方图,然后根据频率直方图的形状和Copula密度函数的形状特点选择合适的Copula函数,为建立风电齿轮箱系统寿命分布模型提供了条件。最后,通过使用Sklar定理,在风电齿轮箱实际工况参数的前提下,运用逐层分析的思想,详细的分析和计算了风电齿轮箱系统,构建了考虑零件失效相关的风电齿轮箱寿命分布模型,并拟合出风电齿轮箱系统寿命分布函数随时间变化的动态曲线,然后验证了所建立的寿命分布模型的有效性。在充分考虑载荷的随机性与零件之间的失效相关性的基础上,分析了齿轮箱寿命分布函数随时间变化的特点,所建立的风电齿轮箱寿命分布模型为齿轮箱的寿命分析提供了新的理论基础。
【作者】张宇；
【导师】安宗文；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】风电齿轮箱；失效相关；Copula函数；Sklar定理；寿命分布模型；

【参考文献】
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