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  • 25MW风电齿轮箱轴承疲劳寿命研究

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  2.5MW风电齿轮箱轴承委靡寿命斟酌_数学_自然科学_专业材料。2.5MW 风电齿轮箱轴承委靡寿命斟酌 汪东恒 1, 陈文华 1, 杨帆 1, 贺青川 1, 潘骏 1, 潘晓东 2 【摘 要】以 2.5 MW 风电齿轮箱高速轴轴承为斟酌对象,对变载荷条目下的轴 承

  2.5MW 风电齿轮箱轴承委靡寿命斟酌 汪东恒 1, 陈文华 1, 杨帆 1, 贺青川 1, 潘骏 1, 潘晓东 2 【摘 要】以 2.5 MW 风电齿轮箱高速轴轴承为斟酌对象,对变载荷条目下的轴 承委靡寿命举办了预测。起初对风场实测的齿轮箱输入端离散载荷谱做进一步 统计理解惩罚,取得了更无误的持续载荷谱;其次使用改良的 Miner 委靡累积 毁伤外面成立了风电齿轮箱轴承的委靡寿命估量模子;最终正在对齿轮箱举办受 力理解的本原上,勾结蒙特卡洛抽样法对高速轴轴承委靡寿命作了理解估量。 【期刊名称】呆滞工程师 【年(卷),期】2018(000)004 【总页数】4 【合头词】风电齿轮箱;高速轴轴承;载荷谱;委靡寿命估量 0 短序 风电齿轮箱是风力发电机的重点部件之一,因终年任务正在较恶毒的自然境况中, 加之所接受载荷的随机性和交变性,使其成为牢靠性相对较低的部件之一。据 统计,齿轮箱毛病所占比例约为 9.8%,但因齿轮箱毛病酿成的停机时候占比高 达 19.4%。关于齿轮箱,因为轴承失效惹起的毛病比例约为 19%,仅次于齿轮 失效[1-3]。所以斟酌变载荷条目下轴承的委靡寿命,对达成齿轮箱的牢靠性设 计以及毛病的防御和发作有着紧急的参考旨趣。 目前对风电轴承委靡寿命的预测,首要采用外面应力法与线性 Miner 委靡累积 毁伤外面相勾结的形式。毛俊超级[4]使用 Miner 线性委靡累积毁伤外面和雨流 计数形式,取得风力机主轴轴承载荷谱,并估量了低速轴轴承的委靡寿命。周 志刚等[5]对风力机齿轮传动编制举办了齿轮-轴承耦合动力学斟酌和动态牢靠 性理解,并凭据取得的委靡载荷谱,操纵改良的 Miner 线性累积毁伤外面成立 了合头零件的委靡寿命预测模子,对编制各齿轮和轴承的委靡寿命举办了估算。 李会川[6]用平时轴承庖代风电轴承举办加快委靡寿命试验,找到了一种估算风 电轴承载荷谱 Miner 线性毁伤累积外面改良系数的形式,并针对风电轴承的高 牢靠性央求,对本质载荷谱举办等效尝试,确定了改良系数。AN Zongwen 等 [7]通过 ANSYS 软件,对风力发电机主轴轴承正在差异载荷工况下的接触应力进 行理解,并采用外面应力法和 Miner 线性委靡累积毁伤外面,对轴承寿命举办 预测。然而搜罗上述文献正在内的很众斟酌正在操纵 Miner 外面举办委靡寿命推断 时,人人选用恒幅轮回应力或者众级恒幅轮回应力举动估量根据,并未思量应 力的随机性。 本文基于外面应力法和 Miner 线性委靡累积毁伤外面,对变载荷条目下的风电 齿轮箱轴承寿命举办了斟酌。起初使用改良的 Miner 委靡累积毁伤外面成立了 风电齿轮箱轴承的委靡寿命估量模子;其次使用 MATLAB 数值理解软件对风场 测得的齿轮箱离散载荷谱作了进一步统计理解惩罚,取得了精度更高的持续载 荷谱,该载荷谱尤其契合真正情状。正在对齿轮箱举办受力理解的本原上,以占 毛病比例较高的高速轴(即输出轴)轴承为例,对齿轮箱轴承委靡寿命举办了 估量。本文形式足够思量了载荷的随机性特质,所预测的轴承委靡寿命结果更 合理确实。 1 风电齿轮箱组织、参数和载荷谱 1.1 风电齿轮箱组织和首要参数 图 1 为 2.5 MW 风电齿轮箱组织简图,共由三级齿轮传动构成。第一级为定轴 轮系,由齿轮 1、2、3 构成;第二级为差动轮系,由齿轮 4、5、6 和行星架 K 构成;第三级为平行轴齿轮传动。齿轮箱输入端载荷为转矩,输入功率分两道 传达,第一同由齿轮 1 经定轴轮系传达至齿轮 4,第二道由行星架传达至齿轮 5,最终正在齿轮 6 处汇合后经第三级传达至输出端,传动比为 1:86.1。 各齿轮齿数如下:Z1=142、Z2=37、Z3=66、Z4=138、Z5=55、Z6=26、 Z7=131、Z8=27。第一、二级为直齿轮传动,压力角 25°,模数 11.25 mm; 第三级为斜齿轮传动,压力角 25°,螺旋角 12.5°,模数 7.95 mm。 1.2 齿轮箱输入载荷谱惩罚 载荷谱是否契合本质情状对委靡估量结果真实实与否有很大的断定效率。图 2 是风场测得的齿轮箱输入轴 20 a 转矩-转数载荷数据,为原委雨流计数法取得 的离散载荷谱。图中负值的转矩示意风力发电机叶片反转的景况,其轮回次数 较小,且无本质旨趣,故漠视不计,是以载荷谱本质有用工况为 85 级,规模 为 15~2535kN·m。 思量到真正情状下风载的随机性,本质风载该当为持续的随机进程,所测载荷 数据与真正风载间一定存正在偏差,是以有需要对其举办进一步统计理解惩罚, 以取得精度更高的载荷谱。 将原始载荷数据中第一个转矩 15 kN·m 所对应的转数视为正在 0~30 kN·m 上服 从匀称漫衍,将第二个转矩 45 kN·m 所对应的转数视为正在 30~60 kN·m 上服 从匀称漫衍,依此类推,最终一个转矩 2535 kN·m 所对应的转数视为正在 2520~2550 kN·m 上遵守匀称漫衍。正在用 MATLAB 试算时呈现,把每个区间 20 均分,并把每个区间对应的转矩总转数均匀分拨到这 20 个端点上最为适应, 如图 3 所示。85 个工况一共可取得 1700 个点,挪用 lsqcurvefit 函数对这 1700 个点举办弧线拟合,取得齿轮箱的持续载荷谱弧线,该弧线包管了各个区 间积分后总转数约等于原载荷数据对应的转数,如图 4 所示。拟合弧线类型选 择为高斯拟合,拟合优度断定系数 R2=0.9898。 2 轴承委靡寿命估量模子 根 据 Miner 线 性 疲 劳 累 积 损 伤 理 论 , 若 结 构 破 坏 前 所 承 受 载 荷 由 σ1 、 σ2、…σn 等 n 个差异的应力水准构成,各应力水准下的委靡寿命分辨为 N1、 N2、…Nn,各应力下的轮回数分辨为 n1、n2、…nn,则总的毁伤量为 正在 Miner 外面中,小于委靡寿命极限的应力轮回凡是不被思量,但本质上正在风 力发电机齿轮传动编制中,小于委靡极限值的应力频次要是很高




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