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,其主要原因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。 【关键词】：风电机组 齿轮箱 疲劳 载荷谱 Romax Designer
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315
【目录】：

• 中文摘要3
• 英文摘要3-6
• 第一章 绪论6-18
• 1.1 课题的研究背景与意义6-7
• 1.2 国内外设计与制造现状7-11
• 1.2.1 风电机组整机设计与制造现状7-8
• 1.2.2 风电机组齿轮箱设计与制造现状8-11
• 1.3 风电机组齿轮箱常见故障及预防措施11-13
• 1.3.1 齿面胶合11
• 1.3.2 齿面疲劳11-12
• 1.3.3 齿根断裂12-13
• 1.3.4 轴承损坏13
• 1.3.5 断轴13
• 1.4 风电机组设计标准13-16
• 1.4.1 国际标准14-15
• 1.4.2 国内标准15-16
• 1.5 论文研究内容16-18
• 第二章 风电齿轮箱疲劳失效分析基础18-35
• 2.1 疲劳分析基础18-22
• 2.1.1 疲劳累计损伤理论18-20
• 2.1.1.1 线性累积损失理论18-19
• 2.1.1.2 非线性累计损伤理论19-20
• 2.1.1.3 修正线性损伤理论20
• 2.1.2 疲劳寿命曲线(S-N曲线)20-22
• 2.2 风电机组齿轮载荷及承载能力计算22-27
• 2.2.1 齿轮受载分析22-23
• 2.2.2 齿轮疲劳校核计算23-26
• 2.2.3 齿轮材料S-N曲线斜率26-27
• 2.3 风电机组齿轮箱载荷及载荷谱27-32
• 2.3.1 载荷27-28
• 2.3.2 载荷谱28-29
• 2.3.3 风力发电机组设计工况和载荷状况29-30
• 2.3.4 雨流计数法30-32
• 2.4 软件在风电机组齿轮箱疲劳寿命计算中的应用32-35
• 2.4.1 Romax Designer设计软件32-33
• 2.4.2 ANSYS有限元软件33
• 2.4.3 KISS_SOFT软件33-35
• 第三章 失速型风电机组齿轮箱结构及建模35-45
• 3.1 风电机组传动系统结构35-37
• 3.2 建立风电机组齿轮箱模型37-45
• 3.2.1 风电机组齿轮箱齿轮设计参数的选择37-38
• 3.2.2 风电机组齿轮箱模型的建立38-43
• 3.2.3 约束条件43-45
• 第四章 疲劳寿命分析45-62
• 4.1 风电机组齿轮箱计算载荷谱的确定45-46
• 4.2 齿轮箱疲劳寿命结果输出46-60
• 4.2.1 齿轮疲劳寿命结果输出47-55
• 4.2.2 轴承疲劳寿命结果输出55-60
• 4.3 小结60-62
• 第五章 疲劳寿命影响因素分析62-75
• 5.1 疲劳寿命影响因素概述62-65
• 5.1.1 箱体和行星架的影响62-63
• 5.1.2 润滑、冷却和加热系统的影响63
• 5.1.3 系数的影响63-65
• 5.2 载荷条件对风电机组齿轮的具体影响65-68
• 5.3 齿轮箱传动齿轮模数影响68-69
• 5.4 太阳轮轴结构的影响69-72
• 5.5 轴承的影响72-74
• 5.6 小结74-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-79
• 致谢79-80
• 在学期间发表论文和参加科研情况80
• 一、发表论文情况80
• 二、参加科研项目80

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