风电齿轮箱磨损故障建模与分析

为获得磨损故障状态下风电齿轮箱的传动特性,开展仿真实验研究。以MW级风电齿轮箱为研究对象,基于SolidWorks与ADAMS建立相应的虚拟样机,在合理设置仿真参数的基础上,进行健康和两种中间级行星轮磨损状态的动力学仿真。结果表明：通过监测风电齿轮箱高速级小齿轮的角加速度信号,可以判定中间级行星轮是否存在磨损故障;中间级行星轮磨损故障状态下,高速级小齿轮角加速度信号的故障频率幅值随着磨损程度的增大而增大,啮合频率的幅值随着磨损程度的增大而减小;高速级小齿轮角加速度信号的边带啮合频率幅值比可以作为中间级行星轮磨损故障的判别依据,通过该值可以监测磨损故障的变化趋势。     

风电齿轮箱小齿轮断齿原因分析

风电场1.5 MW风电机组齿轮箱在运行中出现故障,经检查发现中速轴小齿轮出现断齿现象。采用宏观观察、微观观察、并结合相关理化性能测试,综合分析得出齿轮的失效原因。结果表明,风电齿轮箱中速轴小齿轮断裂性质为疲劳断裂,在断口上观察到清晰的疲劳弧线,裂纹源萌生于齿面接触疲劳产生的蚀坑中,而导致齿面严重接触疲劳的原因是偏载。     

大功率风电增速箱设计

本文针对兆瓦级风力发电增速箱的运行工况和实际使用情况，对大功率风电增速箱的传动型式选择、齿轮强度计算、均载机构的设计、轴承配置、抗微点蚀措施、润滑系统设计等方面进行了详细地分析和论述。并通过Ansys软件对关键部件进行了有限元分析，为兆瓦级风力发电增速箱的设计开发提供了参考。     

风电齿轮箱行星齿轮疲劳断裂失效分析

研究了825 kW风电机组齿轮箱运行5年后出现行星齿轮疲劳断裂的问题。通过对断裂齿轮进行化学成分、显微组织、宏微观断口分析以及力学性能、断裂韧性检测的试验分析,查明齿轮发生疲劳断裂的原因。结果表明：行星齿轮的断裂是多源疲劳裂纹萌生和扩展行为,齿轮内圈沟槽存在初始加工缺陷,负载较大时出现应力集中;齿轮的表面与心部硬度的离散性较大说明存在热处理与表面渗碳等工艺问题;此外长期满负荷运行和过载冲击加速了疲劳裂纹的扩展,导致齿轮箱疲劳寿命降低。     

风电齿轮箱小齿轮齿面剥落原因分析

某风场1.5 MW风电机组齿轮箱中速轴小齿轮失效.该齿轮箱设计寿命20 a,实际使用了5 a.齿轮的材质是20CrNiMo,齿面经过渗碳淬火.采用宏观观察,微观观察和断口分析并结合其它理化测试,分析了小齿轮失效的原因.现场宏观观察发现,大部分轮齿相对完好,只有两支轮齿失效,其中一支齿面剥落,另一支齿面硬化层开裂.经分析,齿面剥落和齿面开裂的原因相同.导致齿轮失效的原因是:齿面粗糙度较大,较深的加工刀痕在异常冲击载荷的作用下造成齿面开裂,随后在循环工作载荷的作用下,萌生了疲劳裂纹并不断扩展,最终导致齿面硬化层脱落.建议提高齿轮表面加工质量,降低表面粗糙度,同时改进齿轮箱制动技术,避免异常载荷冲击造成齿面过载.     

大型风电机组传动系统动力学仿真分析

针对国产750 kW风力发电机组传动系统故障率较高的特点及增速箱齿轮的失效形式,采用计算机辅助工程技术,重新设计增速箱的传动结构;建立传动系统动力学模型并进行动力学仿真,得到啮合齿轮间接触力与接触区域随时间变化的数据,为进一步的结构有限元分析和优化提供参考。另外,在工作条件恶劣的情况下,对风电机组进行冲击载荷下的动力学仿真分析,得出系统结构的力与力矩的突变曲线图,为风电机组各部件结构及控制系统的设计提供数据基础,为进一步了解风电机组设计机理打下基础。     

基于CEEMDAN- EFICA去噪的风电齿轮箱故障诊断

针对风电齿轮箱实验样本较少,以及振动信号具有非平稳、非线性的特点,提出了基于完备集合经验模态分解(CEEMDAN)-高效快速独立分量分析(EFICA)的去噪方法。首先应用CEEMDAN与峭度-相关系数准则完成信号重构,对重构信号和原信号进行EFICA分离来获得去噪信号;然后提取去噪信号的时域特征、频域特征构建特征向量,使用核主分量分析(KPCA)对向量降维处理实现特征信息融合;最后采用复合神经网络对信号特征集进行分类完成故障诊断。通过实验数据对比,证明了该方法消噪效果更好且复合神经网络的诊断准确率最高,所提方法具有可行性和优越性。     

基于云雾协同的风电齿轮箱运行状态监测系统

针对风电齿轮箱的维护问题,提出基于云雾协同计算的风电齿轮箱运行状态综合监测系统.采用基于ARM的数据终端对风电齿轮箱的机械振动、油液的多参数进行在线监测;通过移动通信网的4G、NB-IOT和短报文方式将现场数据传入雾节点;通过云雾协同的架构处理监测数据,得到不同层次的风电机组齿轮箱数据分析结果,实现实时快速智能监测和风...     

基于希尔伯特变换的风电机组齿轮箱故障诊断方法研究

齿轮箱作为风电机组关键部件,由于运行环境以及工况的复杂性,易出现故障,严重威胁机组安全稳定运行。因此,对齿轮箱进行故障诊断对确保风电机组稳定运行具有重要意义。在介绍齿轮箱结构特点、故障模式、振动监测的基础上,结合齿轮箱结构特点,给出齿轮与轴承故障特征频率的计算方法。同时采用希尔伯特变换与倒谱分析相结合的方法对齿轮箱振动数据进行分析,提取故障特征频率。经实例验证,该方法能够准确得到齿轮箱故障频率的同时定位齿轮箱故障,实现风电机组齿轮箱的故障诊断。     

1MW风电增速机轴承内圈断裂原因分析

1 MW风电增速机B26双列圆锥滚子轴承在装配过程中出现内圈断裂,采用理化分析方法对轴承内圈断裂原因进行了分析。结果表明:磨削裂纹是轴承内圈断裂的根本原因。     

MW级风机齿轮箱故障模拟实验台设计

齿轮箱是风力发电机的核心组件,设计一种可对齿轮箱故障进行模拟分析的试验台,对后期风电机组的运行状态检测及齿轮箱故障诊断有着深远的意义。分析风机齿轮箱试验台国内外现状,根据MW级风机实际参数进行缩放并计算出试验台所需参数,采用变频器控制电机调速以及采用机械飞轮结构模拟真实风机转矩输入以及角速度输入,实现风机动态特性的模拟。     

3 MW风电轮毂数控加工工艺及夹具设计

在分析3 MW风电轮毂技术要求和同类零件已有加工工艺的基础上,提出了数控加工新工艺,设计了结构简单、操作方便的非动力驱动的专用夹具,提高了产品的生产效率和加工精度,同时介绍了能有效保证产品质量的零件安装和夹具安装校正方法,为同类型零件的机械加工提供了有益参考。     

1.5MW风力发电设备用轮毂铸造工艺优化设计

铸造凝固模拟软件作为一种有效的铸造工艺设计和优化工具,在铸造行业中得到了广泛的应用.采用Pro/E维造型软件造型,应用铸造CAE软件完成了对1.5MW风力轮毂铸造过程的计算机数值模拟,基于模拟结果,优化了铸造工艺,指导铸件的实际生产.     

1.5MW风力发电机组轮毂球墨铸铁件的浇注系统设计

为了解决1.5 MW风力发电机组轮毂球墨铸铁件在铸造过程中容易产生缩松缩孔缺陷的问题,采用计算机数值模拟技术对轮毂的浇注系统进行优化设计分析。研究了轮毂球墨铸铁件的凝固特点,明确了铸件产生缺陷的原因,利用三维造型软件和铸造模拟软件对风力发电机轮毂铸件凝固过程的温度场进行模拟,得出了铸造风机轮毂的优化工艺方案。模拟结果显示,优化工艺可以明显地改善风机轮毂在铸造过程中产生的缩孔缺陷。     

风电增速箱零件的材料及其热处理

本文针对我国新兴能源产业-风力发电,就风力发电机组核心部件-增速箱主要零件的材料选择与控制,以及热处理关键技术提出详细论述,为机械制造行业进军风电增速箱制造领域提供热处理技术支撑。     

风电增速机内齿圈断裂原因分析

某材质为17Cr2Ni2Mo的风电增速机内齿圈在风场使用不到两个月即发生断裂。本文通过低倍、高倍、断口等理化试验,对该内齿圈断裂原因进行了分析。分析结果表明,该内齿圈断裂性质为疲劳断裂,其产生原因是齿根部位有效硬化层深度过低以及存在粗大回火马氏体组织。     

2MW风机轮毂的结构设计与模态分析

以2 MW风机轮毂为研究对象,通过将轮毂的球墨铸铁改变为铸钢,依据球墨铸铁轮毂的有限元分析结果以及铸钢的特性,重新制定6个设计方案来达到减重目的。采用分析软件ANSYS Workbench和风载荷计算软件GH Bladed,利用极限载荷对6个设计方案进行强度校核及模态分析。静力学分析结果表明:综合考虑轮毂的最大等效应力以及减轻质量的比例,设计方案3在6个设计方案中最大等效应力小,质量减少17.3%,相比球墨铸铁轮毂净质量减轻3 121 kg。模态分析结果表明:铸钢轮毂的固有频率比球墨铸铁轮毂的固有频率低,但远远大于叶轮的转动频率,在此激励频率下不会产生共振。