基于累積破壞率的風(fēng)電機(jī)組主軸軸承疲勞壽命預(yù)測(cè)方法

1基于累積破壞率的風(fēng)電機(jī)組主軸軸承疲勞壽命預(yù)測(cè)方法2目錄結(jié)構(gòu)1.課題意義及研究現(xiàn)狀2.研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵性問(wèn)題3.研究方法及技術(shù)路線4.可行性分析及創(chuàng)新性一.課題意義及研究現(xiàn)狀31.1課題意義

背景：尋找替代傳統(tǒng)化石能源的可再生清潔能源能源危機(jī)化石能源大量開(kāi)采風(fēng)能風(fēng)力發(fā)電20年的設(shè)計(jì)壽命4風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的特殊性4主軸軸承出現(xiàn)故障，必須停機(jī)進(jìn)行更換或維修1風(fēng)機(jī)安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)，給后期維護(hù)帶來(lái)很大困難3維護(hù)成本非常高2載荷是隨機(jī)變化，隨機(jī)載荷對(duì)軸承的反復(fù)沖擊最終會(huì)導(dǎo)致軸承失效一.課題意義及研究現(xiàn)狀5

綜上所述，有必要針對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的特殊性，選取一種合適的方法預(yù)測(cè)其疲勞壽命，所得研究結(jié)果既可以在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)營(yíng)發(fā)電時(shí)為主軸軸承預(yù)定維修時(shí)間，還可以在主軸軸承的設(shè)計(jì)階段，校核軸承的疲勞壽命是否滿足設(shè)計(jì)要求，從而提高機(jī)組的穩(wěn)定性，而且能明顯地降低維護(hù)成本。一.課題意義及研究現(xiàn)狀6一.課題意義及研究現(xiàn)狀理論研究Lundberg和Palmgrent

建立了L-P壽命理論；Ioannides和Harris建立了I-H壽命理論；Zaretsky建立了Zaretsky壽命理論；李思成等人對(duì)L-P壽命理論進(jìn)行改進(jìn)，得到了在偏載工況下變曲率圓弧修形風(fēng)機(jī)主軸軸承的壽命公式。實(shí)驗(yàn)研究對(duì)滾動(dòng)軸承的疲勞失效的研究時(shí)間很長(zhǎng)，

但認(rèn)識(shí)仍不完善,有待進(jìn)一步研究?；诖?，尹延國(guó)等對(duì)滾動(dòng)軸承壽命進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究；楊曉蔚進(jìn)行了滾動(dòng)軸承疲勞壽命威布爾分布三參數(shù)的研究。1.2研究現(xiàn)狀7借助計(jì)算機(jī)研究Zaretsky、呂華強(qiáng)等人應(yīng)用Monte-Carlo的方法來(lái)模擬疲勞實(shí)驗(yàn)，并編制出計(jì)算程序，對(duì)滾動(dòng)軸承的壽命進(jìn)行計(jì)算、數(shù)值模擬和預(yù)測(cè)；石秉楠等人運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件，針對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的幾種主要類型，評(píng)估它們主軸軸承的疲勞壽命。針對(duì)研究對(duì)象的特殊性劉源泂對(duì)煉鋼廠鋼包旋轉(zhuǎn)塔大型旋轉(zhuǎn)軸承進(jìn)行了有限元分析和故障信號(hào)分析，并通過(guò)理論計(jì)算算出軸承的壽命；孫文迪和陳滿儒應(yīng)用可靠性理論對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航軸承進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。一.課題意義及研究現(xiàn)狀8其他楊潔和張曉東討論了傳統(tǒng)的和新的滾動(dòng)軸承壽命理論和計(jì)算方法,并結(jié)合計(jì)算實(shí)例分析了兩種方法的特點(diǎn)影響疲勞壽命的因素滾動(dòng)軸承疲勞壽命并不只單純的受某一種因素的影響，鄢建輝和汪久根對(duì)影響滾動(dòng)軸承疲勞壽命的多種因素進(jìn)行了綜述，詳細(xì)分析了不同因素對(duì)滾動(dòng)軸承疲勞壽命的影響；韓曉娟在介紹了幾種不同工作條件、不同用途的滾動(dòng)軸承壽命分析計(jì)算方法和SKF新壽命理論的基礎(chǔ)上，引入滾動(dòng)軸承疲勞載荷極限的概念以及綜合修正系數(shù)計(jì)算特定運(yùn)行條件下滾動(dòng)軸承的疲勞壽命一.課題意義及研究現(xiàn)狀9綜上所述，用以上的理論或方法計(jì)算特殊性很強(qiáng)的主軸軸承的疲勞壽命，效果不是很理想。本文利用累積破壞率法可以巧妙的避開(kāi)復(fù)雜環(huán)境的影響，更加精確的預(yù)算風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的疲勞壽命。一.課題意義及研究現(xiàn)狀10二.研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵性問(wèn)題2.1研究目標(biāo)

本文以SKF公司制造的型號(hào)為230/670CA/W33的調(diào)心滾子軸承為研究對(duì)象，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)在正常風(fēng)況和極端風(fēng)況下工作為研究背景，采用累積破壞率法預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的疲勞壽命。調(diào)心滾子軸承示意圖230/670CA/W33調(diào)心滾子軸承結(jié)構(gòu)示意圖11二.研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵性問(wèn)題2.2研究?jī)?nèi)容本課題的主要研究?jī)?nèi)容不同風(fēng)況下風(fēng)電機(jī)組主軸軸承疲勞壽命的概率密度函數(shù)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承疲勞壽命預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承所受載荷的處理12二.研究目標(biāo)、內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵性問(wèn)題2.3擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

某種風(fēng)況下，如何盡可能精確的確定風(fēng)電機(jī)組主軸軸承受

到的載荷；

大量的研究結(jié)果表明，軸承的疲勞壽命服從威布爾分布，

如何確定疲勞壽命概率密度函數(shù)中的各項(xiàng)未知參數(shù)。13三.研究方法及技術(shù)路線3.1研究方法理論分析利用累積破壞率法，建立疲勞壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)疲勞壽命軟件分析用ANSYS軟件建模，進(jìn)行接觸分析，將有限元分析結(jié)果導(dǎo)入到MSC.Fatigue中進(jìn)行疲勞壽命數(shù)值模擬數(shù)值計(jì)算利用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算利用累積疲勞率法預(yù)測(cè)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的疲勞壽命14三.研究方法及技術(shù)路線3.2技術(shù)路線15四.可行性分析及創(chuàng)新性4.1可行性分析

可以繼續(xù)課題研究我國(guó)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的研究力度大，并取得了很多成果，為主軸軸承的疲勞壽命研究提供一定的資料對(duì)滾動(dòng)軸承已做了大量研究，提出了很多計(jì)算滾動(dòng)軸承疲勞壽命的理論和方法并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以理論基礎(chǔ)和技術(shù)保證16四.可行性