风电轴承失效机理分析及有限元模拟
发布时间：2021-08-31 10:11
风电产业的快速发展促进了风电专用轴承产业的发展,近年来我国在风电专用轴承的设计与制造方面取得了长足的进步。但在风电轴承寿命、承载能力以及可靠性等方面,与世界先进水平仍有较大差距。本文以某兆瓦级风力发电机主轴轴承为研究对象,位于甘肃玉门-昌马风场的首台套3MW风电轴承在使用仅数年后,主轴轴承桨叶侧的部分保持架发生断裂。保持架与内圈,保持架与滚动体,内圈与滚动体,保持架与轴承连接附件之间都发生了严重的摩擦磨损现象,最终导致风机无法正常运转。本实验采用超景深体视显微镜观察宏观失效形貌,扫描电子显微镜观察微观形貌和金相组织,利用原子发射光谱仪测定化学成分,显微硬度计测试渗碳层的硬度等。基于ANSYS有限元分析平台,对建立的主轴轴承保持架进行接触应力分析,并对轴承的主应力区进行了分析,求解出轴承内外圈滚道在额定风速下的应力分布情况,确定出滚子与保持架接触的危险受载位置。根据实验结果分析,最终确定风电轴承的失效机理:1.风机主轴承室密封不良,导致密封圈唇口磨损或润滑脂泄漏,进而造成主轴承滚道润滑不足或不充分,形成无油膜干摩擦发热状态和轴承温升过高现象,并使轴承滚动体和滚道承载表面出现软化层和碾压变...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]风电机组主轴轴承载荷分布分析及数值求解[J]. 付华强,杨静,陆瑞,刘桦. 风能. 2019(04)
[2]空间用多孔聚合物轴承保持架材料研究进展[J]. 张迪,王超,卿涛,王齐华,王廷梅. 机械工程学报. 2018(09)
[3]高速圆柱滚子轴承保持架断裂原因分析[J]. 姜维,裴玉楠,葛世东,于晓凯. 轴承. 2016(04)
[4]国内外轴承钢的现状与发展趋势[J]. 李昭昆,雷建中,徐海峰,俞峰,董瀚,曹文全. 钢铁研究学报. 2016(03)
[5]液压风力发电系统设计及仿真[J]. 杨国来,邓龙,王建忠,张东东. 机床与液压. 2015(21)
[6]润滑因素与滚动轴承失效的关系研究[J]. 彭朝林,谢小鹏,陈祯. 润滑与密封. 2015(08)
[7]压印接头强度的有限元模型及理论计算方法[J]. 杨慧艳,何晓聪,周森. 吉林大学学报(工学版). 2015(03)
[8]中国工业强国战略和轴承产业[J]. 何加群. 轴承. 2015(01)
[9]大型风电齿轮箱的失效问题及其设计制造技术的国内外现状分析[J]. 王辉,李晓龙,王罡,向东,融亦鸣. 中国机械工程. 2013(11)
[10]从失效案例分析轴承的早期失效[J]. 关文秀,姜涛,陶春虎,张兵,刘德林,胡春燕. 材料工程. 2012(12)
博士论文
[1]大功率风电轴承用纳米贝氏体钢化学成分设计与组织性能调控[D]. 王艳辉.燕山大学 2017
硕士论文
[1]风电轴承润滑特性及润滑技术研究[D]. 贾梦丽.华北水利水电大学 2019
[2]高速双螺杆挤出机花键轴断裂失效机理研究[D]. 周阳.华南理工大学 2017
[3]复杂工况下大型变桨轴承力学性能研究[D]. 陈曙光.北京石油化工学院 2016
[4]基于有限元仿真的铁素体球墨铸铁细观失效机理研究[D]. 雍薇.西南交通大学 2016
[5]风力发电机组变桨轴承结构强度设计[D]. 黄浙.华北电力大学 2014
[6]MW级风电机组偏航系统结构动力学仿真分析研究[D]. 王秀文.重庆大学 2013
[7]高性能渗碳轴承钢超长寿命机制与组织性能控制[D]. 赵国防.华北电力大学（北京） 2011
[8]碳、铬含量对不锈轴承钢组织和接触疲劳性能的影响[D]. 徐帆.昆明理工大学 2008
本文编号：3374716
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１失效风电轴承整体宏观形貌??Ｆｉ．?２．１?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｍａｃｒｏｓｃｏｉｃ?ａｅａｒａｎｃｅ?ｏｆ?ｆａｉｌｅｄ?ｗｉｎｄ?ｔｕｒｂｉｎｅ?ｂｅａｒｉｎ
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【参考文献】：
期刊论文
[1]风电机组主轴轴承载荷分布分析及数值求解[J]. 付华强,杨静,陆瑞,刘桦. 风能. 2019(04)
[2]空间用多孔聚合物轴承保持架材料研究进展[J]. 张迪,王超,卿涛,王齐华,王廷梅. 机械工程学报. 2018(09)
[3]高速圆柱滚子轴承保持架断裂原因分析[J]. 姜维,裴玉楠,葛世东,于晓凯. 轴承. 2016(04)
[4]国内外轴承钢的现状与发展趋势[J]. 李昭昆,雷建中,徐海峰,俞峰,董瀚,曹文全. 钢铁研究学报. 2016(03)
[5]液压风力发电系统设计及仿真[J]. 杨国来,邓龙,王建忠,张东东. 机床与液压. 2015(21)
[6]润滑因素与滚动轴承失效的关系研究[J]. 彭朝林,谢小鹏,陈祯. 润滑与密封. 2015(08)
[7]压印接头强度的有限元模型及理论计算方法[J]. 杨慧艳,何晓聪,周森. 吉林大学学报(工学版). 2015(03)
[8]中国工业强国战略和轴承产业[J]. 何加群. 轴承. 2015(01)
[9]大型风电齿轮箱的失效问题及其设计制造技术的国内外现状分析[J]. 王辉,李晓龙,王罡,向东,融亦鸣. 中国机械工程. 2013(11)
[10]从失效案例分析轴承的早期失效[J]. 关文秀,姜涛,陶春虎,张兵,刘德林,胡春燕. 材料工程. 2012(12)
博士论文
[1]大功率风电轴承用纳米贝氏体钢化学成分设计与组织性能调控[D]. 王艳辉.燕山大学 2017
硕士论文
[1]风电轴承润滑特性及润滑技术研究[D]. 贾梦丽.华北水利水电大学 2019
[2]高速双螺杆挤出机花键轴断裂失效机理研究[D]. 周阳.华南理工大学 2017
[3]复杂工况下大型变桨轴承力学性能研究[D]. 陈曙光.北京石油化工学院 2016
[4]基于有限元仿真的铁素体球墨铸铁细观失效机理研究[D]. 雍薇.西南交通大学 2016
[5]风力发电机组变桨轴承结构强度设计[D]. 黄浙.华北电力大学 2014
[6]MW级风电机组偏航系统结构动力学仿真分析研究[D]. 王秀文.重庆大学 2013
[7]高性能渗碳轴承钢超长寿命机制与组织性能控制[D]. 赵国防.华北电力大学（北京） 2011
[8]碳、铬含量对不锈轴承钢组织和接触疲劳性能的影响[D]. 徐帆.昆明理工大学 2008
本文编号：3374716
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