基于动力学的风力机齿轮传动系统可靠性研究

作     者：路志成 周建星 崔权维 温建民 费翔 Lu Zhicheng;Zhou Jianxing;Cui Quanwei;Wen Jianmin;Fei Xiang

作者机构：新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047 金风科技股份有限公司乌鲁木齐830026 

出 版 物：《太阳能学报》 (Acta Energiae Solaris Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第9期

页      面：397-404页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：自治区自然科学基金(2021D01C050) 新疆维吾尔自治区重点研发计划(2021B01003-1) 国家自然科学基金(51665054) 

主　　题：风力发电机 疲劳损伤 动态可靠性 疲劳寿命 齿轮传动 

摘      要：为正确评估齿轮传动系统齿面接触疲劳寿命,以2 MW风力发电机齿轮传动系统为研究对象,引入风场风速变化规律并选用weibull分布建立随机风速模型。考虑外部风载以及由齿轮、轴承刚度等引起的内部载荷激励,建立行星齿轮传动系统平移-扭转动力学模型,求得传动系统各齿轮副动态啮合力并计算相应的应力历程。针对齿轮传动强度及受载随机性的特点,以轮齿的强度退化表征疲劳效应,基于非线性疲劳损伤累积理论建立剩余强度模型,在传统应力-强度干涉理论的基础上,得到随机风载作用下齿轮传动系统动态可靠度功能函数,通过摄动法对零部件的动态可靠度变化曲线进行描述。结果表明:在强度退化和随机载荷联合作用下,风力机系统各齿轮疲劳可靠度随服役时间出现逐渐下降的趋势,且服役前期可靠度下降趋势较快,中后期下降趋势逐渐减缓,强度退化形式及载荷大小影响着可靠度的变化趋势。该模型反映了齿轮传动系统可靠度随服役时间的变化规律,为产品的可靠性设计及疲劳寿命预测提供了参考。