基于累积破坏率的风电机组主轴轴承疲劳寿命预测方法

1基于累积破坏率的风电机组主轴轴承疲劳寿命预测方法2目录结构1.课题意义及研究现状2.研究目标、内容及拟解决的关键性问题3.研究方法及技术路线4.可行性分析及创新性一.课题意义及研究现状31.1课题意义

背景：寻找替代传统化石能源的可再生清洁能源能源危机化石能源大量开采风能风力发电20年的设计寿命4风电机组主轴轴承的特殊性4主轴轴承出现故障，必须停机进行更换或维修1风机安装在偏远地区，给后期维护带来很大困难3维护成本非常高2载荷是随机变化，随机载荷对轴承的反复冲击最终会导致轴承失效一.课题意义及研究现状5

综上所述，有必要针对风电机组主轴轴承的特殊性，选取一种合适的方法预测其疲劳寿命，所得研究结果既可以在风电机组运营发电时为主轴轴承预定维修时间，还可以在主轴轴承的设计阶段，校核轴承的疲劳寿命是否满足设计要求，从而提高机组的稳定性，而且能明显地降低维护成本。一.课题意义及研究现状6一.课题意义及研究现状理论研究Lundberg和Palmgrent

建立了L-P寿命理论；Ioannides和Harris建立了I-H寿命理论；Zaretsky建立了Zaretsky寿命理论；李思成等人对L-P寿命理论进行改进，得到了在偏载工况下变曲率圆弧修形风机主轴轴承的寿命公式。实验研究对滚动轴承的疲劳失效的研究时间很长，

但认识仍不完善,有待进一步研究。基于此，尹延国等对滚动轴承寿命进行了实验研究；杨晓蔚进行了滚动轴承疲劳寿命威布尔分布三参数的研究。1.2研究现状7借助计算机研究Zaretsky、吕华强等人应用Monte-Carlo的方法来模拟疲劳实验，并编制出计算程序，对滚动轴承的寿命进行计算、数值模拟和预测；石秉楠等人运用计算机软件，针对兆瓦级风力发电机组传动链的几种主要类型，评估它们主轴轴承的疲劳寿命。针对研究对象的特殊性刘源泂对炼钢厂钢包旋转塔大型旋转轴承进行了有限元分析和故障信号分析，并通过理论计算算出轴承的寿命；孙文迪和陈满儒应用可靠性理论对大型风力发电机组偏航轴承进行寿命预测。一.课题意义及研究现状8其他杨洁和张晓东讨论了传统的和新的滚动轴承寿命理论和计算方法,并结合计算实例分析了两种方法的特点影响疲劳寿命的因素滚动轴承疲劳寿命并不只单纯的受某一种因素的影响，鄢建辉和汪久根对影响滚动轴承疲劳寿命的多种因素进行了综述，详细分析了不同因素对滚动轴承疲劳寿命的影响；韩晓娟在介绍了几种不同工作条件、不同用途的滚动轴承寿命分析计算方法和SKF新寿命理论的基础上，引入滚动轴承疲劳载荷极限的概念以及综合修正系数计算特定运行条件下滚动轴承的疲劳寿命一.课题意义及研究现状9综上所述，用以上的理论或方法计算特殊性很强的主轴轴承的疲劳寿命，效果不是很理想。本文利用累积破坏率法可以巧妙的避开复杂环境的影响，更加精确的预算风电机组主轴轴承的疲劳寿命。一.课题意义及研究现状10二.研究目标、内容及拟解决的关键性问题2.1研究目标

本文以SKF公司制造的型号为230/670CA/W33的调心滚子轴承为研究对象，以风力发电机在正常风况和极端风况下工作为研究背景，采用累积破坏率法预测风电机组主轴轴承的疲劳寿命。调心滚子轴承示意图230/670CA/W33调心滚子轴承结构示意图11二.研究目标、内容及拟解决的关键性问题2.2研究内容本课题的主要研究内容不同风况下风电机组主轴轴承疲劳寿命的概率密度函数风电机组主轴轴承疲劳寿命预测风电机组主轴轴承所受载荷的处理12二.研究目标、内容及拟解决的关键性问题2.3拟解决的关键问题

某种风况下，如何尽可能精确的确定风电机组主轴轴承受

到的载荷；

大量的研究结果表明，轴承的疲劳寿命服从威布尔分布，

如何确定疲劳寿命概率密度函数中的各项未知参数。13三.研究方法及技术路线3.1研究方法理论分析利用累积破坏率法，建立疲劳寿命预测模型预测疲劳寿命软件分析用ANSYS软件建模，进行接触分析，将有限元分析结果导入到MSC.Fatigue中进行疲劳寿命数值模拟数值计算利用MATLAB软件进行数值计算利用累积疲劳率法预测风电机组主轴轴承的疲劳寿命14三.研究方法及技术路线3.2技术路线15四.可行性分析及创新性4.1可行性分析

可以继续课题研究我国对风力发电的研究力度大，并取得了很多成果，为主轴轴承的疲劳寿命研究提供一定的资料对滚动轴承已做了大量研究，提出了很多计算滚动轴承疲劳寿命的理论和方法并积累了丰富的经验，可以理论基础和技术保证16四.可行性