风电齿轮箱齿轮的疲劳寿命及点蚀下可靠度的计算

发布时间：2020-05-05 17:32

【摘要】：齿轮传动依靠齿轮齿廓接触来传递动力,具有承载能力大、传递功率范围广、传动效率高等优点,因此,被广泛应用于机械设备的传动。近年来,随着对高速重载和大转矩齿轮需求的不断提高,齿轮的疲劳寿命以及可靠度已成为目前的研究重点。齿轮的失效大多数属于齿面破坏,其中疲劳点蚀对齿轮齿面的失效影响很大。因此,本文以某2.5兆瓦风电齿轮箱传动系统中的第三级(高速输出级)齿轮为研究对象,对斜齿轮的应力强度、疲劳寿命及点蚀条件下疲劳可靠性作了研究。主要工作的内容及结果如下:(1)建立第三级斜齿轮传动模型。本文针对某齿轮箱公司现有的2.5兆瓦齿轮箱为研究对象,利用ANSYS APDL编程,分别建立理想斜齿轮的三维模型和含有点蚀的斜齿轮模型。(2)对风场实测扭矩频数图拟合得到载荷谱,进一步,通过有限元计算得到应力谱,根据齿轮的最大应力点的“应力-时间”历程,应用雨流计数法得出其应力均值和应力幅值,并得到应力均值和应力幅值的函数表达式;同时,基于Goodman公式和概率统计理论推导出载荷的概率密度函数,求出齿轮的寿命,再与名义应力法计算得到的寿命对比,发现应用前者的计算方法所得到的寿命更加可靠。(3)针对齿轮齿面点蚀的问题,计算扭矩谱作用下不同点蚀条件的应力谱,从而获得不同点蚀直径和数目下斜齿轮的可靠度。研究得到:齿轮可靠度随点蚀直径的增大而下降,当直径增大到一定程度之后,应力集中程度降低,可靠度下降缓慢;随点蚀数目的增多,点蚀之间应力集中很明显,可靠度显著降低。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614;TH132.41

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本文编号：2650508