风力机传动链齿轮齿根疲劳裂纹扩展剩余寿命评估

肖俊峰，李建兰

(华中科技大学 能源与动力工程学院，武汉 430074)

风力机传动链齿轮齿根疲劳裂纹扩展剩余寿命评估

肖俊峰，李建兰

(华中科技大学 能源与动力工程学院，武汉 430074)

在叶轮气动载荷模型、柔性传动链模型和齿根弯曲应力模型的基础上，建立了随机风速下风力机传动链齿轮齿根疲劳裂纹扩展剩余寿命计算模型，对不同风速下的齿根弯曲应力进行了计算，分析了随机载荷下裂纹的扩展速率.对1.5 MW风力机太阳轮齿根疲劳裂纹的扩展进行了分析.结果表明：风力机齿轮齿根疲劳裂纹扩展寿命主要受风载荷影响，且紧急制动等冲击对裂纹扩展后期的影响不可忽视.

风力机；齿轮；裂纹扩展；紧急制动；剩余寿命评估

随着化石能源枯竭和环境危机加剧，风能、太阳能等可再生能源日益得到重视.根据全球风能协会发布的报告：2014年底我国风电装机容量突破114 GW，但风电等效运行小时不超过2 000 h，制约了我国风电的发展.导致风力机利用率不高的原因包括弃风限电及风力机本身故障等原因.齿轮箱故障通常会导致机组长时间停机，轮齿断裂是齿轮常见故障之一，主要由轮齿裂纹扩展导致[1-5].为了保障风电机组的安全运行，有必要对齿轮齿根疲劳裂纹扩展剩余寿命进行研究.

可靠的齿轮载荷谱需通过电测法长时间不间断测量后统计得到[6].但电测法成本高，实现难度大，实际上一般通过齿轮箱的输入载荷估算齿轮的载荷.沈亮等……