考虑强度退化和失效相关性的风电齿轮传动系统动态可靠性分析

针对随机风作用下风力发电机齿轮传动系统失效率高的问题,研究了随机风引起的风力发电机传动系统外部风载荷以及内部由齿轮、轴承刚度及综合啮合误差等引起的内部动载荷激励,基于集中质量法建立了风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。在对模型进行仿真求解的基础上,分别求得了传动系统中各齿轮和轴承的动态接触应力-时间历程。将载荷作用过程视为随机过程,推导出随机载荷作用下的等效载荷累计分布函数,从系统层面上建立了基于应力-强度干涉理论的风力发电机齿轮传动系统动态时变可靠性模型,模型考虑了零件的失效相关性和强度退化因素,研究了失效相关性和强度退化对风电齿轮传动系统可靠度和失效率的影响规律,为风力发电机齿轮传动系统动态设计和可靠性优化设计奠定了基础。     

随机因素影响下具有相关失效模式的齿轮传动动态可靠性研究

考虑输入转矩和负载转矩的随机波动量,以及随机啮合误差,建立了单级直齿轮传动系统的弯-扭耦合动力学模型,经数值求解,得到了作用于轮齿的动应力。将工作周期内的动应力作用过程视为随机过程,并用该随机过程中最大应力的概率模型等效随机过程的作用,得到了应力的概率分布模型。使用Monte Carlo法得到了许用应力的概率分布模型。基于应力-强度干涉理论建立了考虑齿根弯曲疲劳失效和齿面接触疲劳失效相关性的齿轮传动系统动态可靠性模型。研究发现啮合误差越大,系统的可靠性越低。     

考虑强度退化与失效相关性的RV减速器动态可靠性分析

强度退化和失效相关性对机械系统的可靠度有显著影响,目前尚无同时考虑上述因素的RV减速器动态可靠性分析方法。根据RV减速器的结构特点,建立了基于强度退化理论的RV减速器零件动态可靠度分析模型,分析了强度退化对RV减速器零件可靠度的影响规律;通过推导出的耦合两级传动子部件可靠度的Copula函数描述零部件间的失效相关性,建立了RV减速器系统动态可靠性分析模型,研究了失效相关性对系统可靠性的影响规律;对影响RV减速器可靠性的主要设计参数进行了灵敏度分析,获得了各参数的灵敏度排序,为RV减速器的可靠性优化设计奠定了基础。     

齿轮传动多模式失效的时变可靠性分析

提出一种在多种失效模式下的齿轮传动时变可靠性模型和计算方法.以齿轮疲劳寿命系数与应力循环次数之间的关系曲线建立齿轮强度时变模型,进而建立同时考虑齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的可靠性分析模型.基于一次二阶矩方法推导齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的时变概率计算公式,并推导出了这两种失效模式的联合失效概率密度函数的...     

载荷作用次数和强度退化对SSI模型的影响

在考虑循环载荷作用下强度随使用时间不断退化时,研究了应力-强度干涉模型下的可靠性统计推断问题,给出了一个考虑载荷作用次数应力-强度退化干涉失效模型.应用应力-强度干涉可靠性分析模型进行实例分析计算,结果与实验值符合很好,说明所提出新模型是合理有效的,更符合实际情况.     

考虑失效模式相关性的传动齿轮可靠性分析

在考虑失效模式相关性的前提下,对传动齿轮进行可靠性分析。运用Monte Carlo法抽样得到传动齿轮在各失效模式下的概率分布,并根据应力-强度干涉理论构建其系统功能函数。在此基础上,基于MATLAB分别计算了传动齿轮的系统可靠度及失效模式和随机变量灵敏度。研究表明:传动齿轮各失效模式间相关性对其可靠度有重要影响,齿面接触疲劳强度及相关变量对齿轮系统可靠度影响最大。     

基于动力学的兆瓦级风电齿轮增速箱可靠性灵敏度分析

通过失效模式及影响分析确定了风力发电机齿轮传动系统的主要失效零件,建立了基于动力学的齿轮和滚动轴承可靠性评估模型,同时给出了风力发电机齿轮传动系统可靠性评估模型。采用四阶矩法对行星齿轮接触和弯曲疲劳可靠性灵敏度进行了分析,得到齿轮接触疲劳可靠性灵敏度和弯曲疲劳可靠性灵敏度,结合实例进行了计算,分析了行星齿轮参数对可靠性的影响。     

齿轮磨损和接触疲劳竞争失效可靠性模型

为了计算齿轮可靠度,针对磨损失效和疲劳失效2种常见的失效方式,分别建立了失效概率模型,在此基础上计算出可靠度,并考虑了服从泊松过程的冲击对磨损和接触应力的作用。磨损采用累积磨损的形式,建立了磨损-磨损阈值干涉模型。接触疲劳失效考虑随机强度退化,建立了动态强度-应力干涉模型。以某矿用挖掘机提升减速器中的齿轮为研究对象进行可靠性分析,对模型和方法进行验证,得到了考虑冲击作用的2种失效模式竞争的齿轮可靠度计算结果,分析了不同冲击参数下可靠度值。结果表明,模型对于估计寿命、材料选取等工程问题有一定的参考价值。     

共因失效系统动态可靠性模型

考虑共因失效相关性,在系统层运用应力-强度干涉模型建立了共因失效系统可靠性模型。在研究系统可靠性模型的基础上,建立了系统强度的累积分布函数和概率密度函数。采用泊松随机过程来描述载荷的作用过程,运用概率微分方程和全概率公式建立了强度随时间退化时的串联系统、并联系统以及k/n系统动态可靠性模型。以强度退化服从指数退化规律为例,研究了串联系统、并联系统以及k/n系统的可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明:系统的可靠度随时间逐渐降低,k/n系统的可靠度介于串联系统和并联系统之间;系统的失效率具有“浴盆”曲线的特征。     

基于线路试验的转向架构架疲劳可靠性分析

为提升转向架构架疲劳可靠性分析的准确性,预防等效应力和疲劳强度随时间变化导致的疲劳失效,提出一种基于等效时变动态应力-强度干涉模型的疲劳可靠性分析方法。对预评估转向架构架进行线路试验跟踪测试,采用双参数雨流计数法对实测随机应力-时间历程进行处理,建立用于疲劳可靠性分析的应力谱,并根据Miner法则和疲劳损伤等效原则获得对称循环等效应力。结合连续时间模型和伊藤引理,构建等效应力和疲劳强度的一维布朗运动方程,并以疲劳强度大于等效应力为可靠性判据,提出转向架构架的等效时变动态应力-强度干涉模型,分析构架服役寿命与疲劳可靠度的关系。以某型号转向架构架横梁与吊座连接处为对象,基于实测线路试验数据,验证方法的有效性。结果表明：转向架构架服役1200万公里的疲劳可靠度为74.46%,较传统方法偏于安全。由于考虑了等效应力和疲劳强度的时变性与动态性,使得分析结果更加准确,可为焊接结构的疲劳可靠性评估与结构优化提供参考。