大型风电机组齿轮箱疲劳特性数值模拟

摘要

风电机组齿轮箱是整个风电机组中的关键部件,由于安装环境和运行条件的影响,风电机组齿轮箱成为发生故障最多的部件,实际运行的寿命远达不到设计寿命,其主要因为就是齿轮和轴承等关键部件发生了疲劳破坏。本文以两种典型的风电齿轮箱为对象进行疲劳特性仿真研究,主要研究内容包括:1)分析了风电机组齿轮箱结构特点及齿轮受载特点,并探讨了风电机组齿轮箱疲劳计算载荷谱的编制方法；2)以Micon750kW和Gamesa750kW两种失速型风电机组齿轮箱为对象,利用Romax Designer设计软件建立了其三维实体模型,并对齿轮箱啮合齿轮和轴承在一定输入载荷谱下的疲劳寿命进行了仿真计算和分析；3)探讨了影响风电机组传动齿轮箱中齿轮及轴承寿命的一些主要因素,包括计算载荷谱、齿轮参数以及结构尺寸等,并提出了一些提高齿轮箱主要零部件寿命的建议。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 国内外设计与制造现状

1.2.1 风电机组整机设计与制造现状

1.2.2 风电机组齿轮箱设计与制造现状

1.3 风电机组齿轮箱常见故障及预防措施

1.3.1 齿面胶合

1.3.2 齿面疲劳

1.3.3 齿根断裂

1.3.4 轴承损坏

1.3.5 l新轴

1.4 风电机组设计标准

1.4.1 国际标准

1.4.2 国内标准

1.5 论文研究内容

第二章 风电齿轮箱疲劳失效分析基础

2.1 疲劳分析基础

2.1.1 疲劳累计损伤理论

2.1.2 疲劳寿命曲线(S-N曲线)

2.2 风电机组齿轮载荷及承载能力计算

2.2.1 齿轮受载分析

2.2.2 齿轮疲劳校核计算

2.2.3 齿轮材料S-N曲线斜率

2.3 风电机组齿轮箱载荷及载荷谱

2.3.1 载荷

2.3.2 载荷谱

2.3.1 风力发电机组设计工况和载荷状况

2.3.2 雨流计数法

2.4 软件在风电机组齿轮箱疲劳寿命计算中的应用

2.4.1 Romax Designer设计软件

2.4.2 ANSYS有限元软件

2.4.3 KISS SOFT软件

第三章 失速型风电机组齿轮箱结构及建模

3.1 风电机组传动系统结构

3.2 建立风电机组齿轮箱模型

3.2.1 风电机组齿轮箱齿轮设计参数的选择

3.2.2 风电机组齿轮箱模型的建立

3.2.3 约束条件

第四章 疲劳寿命分析

4.1 风电机组齿轮箱计算载荷谱的确定

4.2 齿轮箱疲劳寿命结果输出

4.2.1 齿轮疲劳寿命结果输出

4.2.2 轴承疲劳寿命结果输出

4.3 小结

第五章 疲劳寿命影响因素分析

5.1 疲劳寿命影响因素概述

5.1.1 箱体和行星架的影响

5.1.2 润滑、冷却和加热系统的影响

5.1.3 系数的影响

5.2 载荷条件对风电机组齿轮的具体影响

5.3 齿轮箱传动齿轮模数影响

5.4 太阳轮轴结构的影响

5.5 轴承的影响

5.6 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间发表论文和参加科研情况

一、发表论文情况

二、参加科研项目