针对大功率风电增速齿轮箱设计与研究不足的问题,提出5 MW级设计方案,并进行动力学分析。采用三级传动类型,前两级为2K-H型行星轮系,三级为定轴轮系。通过输入风电载荷谱进行仿真分析与理论计算结果对比,确保计算结果的准确性。利用动力学方法对行星架进行模态分析,使行星架模态频率避开齿轮啮合频率;对各齿轮副进行传动误差分析,得出各齿轮副传动误差的周期性变化规律与最大误差;对各轴承进行加速度响应分析,得出不同转速下的振动加速度曲线,发现各轴承加速度曲线的波峰与波谷出现重叠的规律,使齿轮箱输入转速避开了峰值。研究内容为大功率风电齿轮箱设计与可靠性分析提供方法。

风电齿轮箱第三级斜齿轮是高速重载齿轮,维护成本高昂,对可靠性要求颇高。而疲劳点蚀是其最常见的故障之一,将导致可靠度下降。建立了某风电齿轮箱第三级齿轮点蚀的有限元模型,在风场实测转矩谱作用下,计算并拟合得到应力谱,从而获得不同点蚀的直径和数目下齿轮的可靠度。结果表明,点蚀直径加大和数目的增加将使齿轮可靠度显著降低,且数目增加所致的齿轮可靠度降低尤为明显。

参照某1.5MW大型风电齿轮箱的实验工况,基于ADAMS平台,在考虑齿轮内外部动态激励的情况下进行仿真。经过相关参数的调试,发现支撑刚体的阻尼系数对仿真结果影响很大,在其为0.1的情况下,测点MP1处的仿真结果与实验数据在时域中的幅值误差能控制于19.3%以内、在功率谱中的主要频率分布大致相同,这表明调参后的仿真模型具有一定的准确性。而后,在仿真模型中植入断齿故障,将测点处的振动信号进行时域特征与Hilbert解调的综合分析,结果与理论描述一致,进一步验证模型的精确性,同时也体现出此仿真模型与仿真方法对风电齿轮箱的振动特性与故障信号的研究具有一定的作用。

针对风电齿轮箱传动系统设计过程中各级安全系数难以预先定量控制的问题，建立了完整的风电齿轮箱传动系统可靠性优化模型。结合标准IS06336将轮齿疲劳安全系数进行分类和整理，并将其表示成关于优化变量的显式函数形式，在此基础上制定了合理的目标函数，应用序列二次规划法（SQP）求解优化模型。算例表明：优化后的风电齿轮箱传动系统较好地体现了设计者的预先期望，能够实现各级啮合安全系数预先可控，从而有效避免了传统选配法在这方面的局限性。

根据运行在北方地区一些风电场的齿轮箱的检测情况,总结了风电齿轮箱经常出现的几种故障形式,并针对各种故障情况给出了相应的处理建议,为风电场做好风电齿轮箱的日常维护与检查提供参考.

介绍了以齿轮箱振动分析为主要手段的风电齿轮箱故障诊断方法,并通过齿面接触磨损分析和齿轮箱润滑油液分析等辅助手段,对风电齿轮箱的故障点进行分析诊断。并以某风电厂某台风力发电机组的齿轮箱故障诊断为例,对风电齿轮箱故障诊断方法进行实例分析。

利用RoamxWind软件提取分析载荷,在FE-Safe软件中完成风电齿轮箱行星架疲劳强度分析.

通过具体试验,对风电齿轮箱输入端漏油原因进行系统性地分析,并给出有效的解决措施,解决了漏油问题。