风力发电机组圆柱齿轮的故障振动分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第36卷第6期要蓉电力Voll36No．62008年6月FastChinaElectricPowerJun．2008风力发电机组圆柱齿轮的故障振动分析周培毅，张新燕(新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830008)摘要：为研究风力发电机组齿轮箱的故障特性，提高其工作的可靠性，以振动力学和有限元理论为基础，建立起了圆柱齿轮的有限元模型。对ANSYS中设计的直齿圆柱齿轮在一定载荷(频率)作用下的状态进行了有限元仿真分析，计算了齿轮频率和变形，求解结果显示出了其正常工作和故障频率情况下的形状、位移和等效应力的变化，研究

2、结果对风力发电机组齿轮箱的故障诊断具有～定的参考价值。关键词：风力发电机组；圆柱齿轮；频率；故障诊断；振动基金项目：国家自然科学基金项目(50767003)作者简介：周培毅(1982．)，男，硕士研究生，研究方向为风力发电与并网技术。中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1001—9529(2008)06-0070-03FaultyvibrationanalysisforcylindricalspurgearsofwindturbinegeneratorsZHOUPei—yi，ZHANGAn—yah(SchoolofElectricalEngineer

3、ing，XinjiangUniv．，Urumqi830008，China)Abstract：Tostudythefaultcharacteristicsofthegearboxofwindturbinegeneratorsandimproveitsreliability，thetheoriesofvibrationmechanicsandfiniteelementmethodwereusedtoestablishthefiniteelementmodelforthecylin—dergear．Thesimulationanalysisoffrequencyan

4、dstressstatusofthecylindricalspurgeardesignedinANSYSunderacertainload(frequency)wasconducted．andthefrequenciesandmodalshapeswerecalculated：Thechangesofitsshape，displacement，andstressunderthenormalfrequencyandabnormal~equencyarepresentedrespectively．Keywords：windgenerator；cylindrical

5、spurgear；frequency；faultdiagnosis；vibration1风力发电机中的齿轮箱(1)风力机中的齿轮箱介绍风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的变速传动部件，通过齿轮副完成整个风力发电机组能量的传递。风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分为圆柱齿轮箱、行星齿轮箱以及它们互图1齿轮箱在风力机中的位置结构相组合起来的齿轮箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照转动的布置形式又可分为(2)风力机齿轮箱故障展开式、分流式以及混合式等。齿轮是构成齿轮箱的重要零件。齿轮故障通在设计要求上，风力发电齿轮箱的专业标准常包含齿轮加工、安装、

6、使用过程中的各种缺陷。要求齿轮箱的机械效率应大于97％，是指在标准齿轮故障按其振动特征来分类，可分为分布故障条件下应达到的指标；风力发电增速箱的噪声标和局部故障。前者分布在一个齿轮的各个轮齿准为85dB(A)左右，安装时采取必要的减振措上，如磨损、点蚀等；后者集中于一个或几个齿上，施，将齿轮箱的机械振动控制在GB／T8543规定如剥落、断齿等。从齿轮故障诊断的角度出发，凡的c级之内j。齿轮箱在风力机中位置如图1。是使齿廓偏离理想形状和位置的变化，都属于齿维普资讯http://www.cqvip.com周培毅，等风力发电机组圆柱齿轮的故障振动分析轮故障]。齿轮箱

7、常见故障有齿面发生点蚀、胶合、齿根断裂、轴承损坏、渗漏油、油温过高等。(3)故障原因分析由于制造、装配或使用维护不当，可能出现偏心、周节误差、齿形误差及不对中或一端接触等异常情况。从而产生齿面磨损、齿面疲劳(点蚀、剥落)、胶合及断裂等损伤故障j。例如断轴是由于轴在制造中没有消除应力集中因素，在过载或交变力的作用下，超出了材料的疲劳极限所致。图2有限元网格划分模型机组对工作环境稳定有较高的要求，新疆冬季气过程。对于非线性问题ANSYS的方程求解器采温很低，最低气温可达零下30℃以下，润滑油的用带校正的线性近似来求解。粘度会随着温度的降低而增大，如果长期在低温在有

8、限元程序中调入上述有限元模型，载下运行