兆瓦级风电齿轮箱的疲劳可靠性研究

【摘要】增速箱是风力发电机中的重要部件，随着风电机组向着大型化与运行环境更加复杂化的方向发展，要求其应具有更高的可靠性，研究复杂载荷下大功率齿轮箱结构的疲劳寿命及疲劳可靠性，提高其抗疲劳性能，对于大型风电机组零部件关键技术的突破，提升我国风电装备技术水平，促进风电产业健康可持续发展具有重要意义。本文以某型号2.5MW的风电齿轮箱为研究对象，对齿轮箱传动系统关键零部件的强度与疲劳寿命及疲劳可靠性作了研究。主要工作内容有：（1）根据风机设计的载荷标准，基于线性滤波法模拟了风机工作时的随机风速，并依据风轮叶片气动理论与风机控制特性计算了齿轮箱在多种等级风速下的外部载荷；建立了风机主传动链的等效刚性动力学模型，依据等效刚性动力学模型，计算了风机紧急停机时的制动载荷，为极限强度分析提供加载依据。（2）利用有限元方法对齿轮箱的关键传动部件作了强度与刚度校核、高速轴的模态转频校核；分析了柔性销轴在多行星轮传动中的均载作用。（3）把齿轮箱中因受载变形较大的行星架，柔性销轴当做柔性体，结合各等级风速下齿轮箱的外载荷对齿轮箱进行了刚柔耦合的动力学仿真，得到了各传动部件的载荷谱；利用得到的零部件载荷谱进行了瞬态有限元分析，得到各零件的动态应力应变。（4）利用疲劳分析软件结合零件静态及瞬态有限元分析结果，对齿轮箱传动系统中的行星架与各齿轮零件进行了不同可靠度条件下的疲劳寿命预测，并计算出各零件在规定设计寿命下的疲劳可靠度。
【作者】李龙；
【导师】李剑敏；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】风电齿轮箱；有限元分析；动力学仿真；疲劳可靠性；

【参考文献】
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