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在風(fēng)電機(jī)組的各部件中，因風(fēng)電齒輪箱的故障而造成停機(jī)的概率最高，而在復(fù)雜多變的外界載荷作用下，風(fēng)電齒輪箱內(nèi)部軸承的損壞是導(dǎo)致風(fēng)電齒輪箱失效的一個(gè)重要因素。
近年來(lái)，盡管我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展快速，但與重大裝備配套的高端軸承卻大部分依賴進(jìn)口，軸承等核心部件已經(jīng)成為國(guó)家重大裝備發(fā)展的瓶頸。對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸承的研究，已成為當(dāng)前風(fēng)電研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)，因此對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱軸承作業(yè)機(jī)理及應(yīng)力強(qiáng)度分析具有現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)軸承進(jìn)行過(guò)靜力學(xué)分析或?qū)Φ妮S承進(jìn)行過(guò)單一的簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)分析，而較少采用多體動(dòng)態(tài)系統(tǒng)對(duì)整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，且在多變載荷作業(yè)下的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)力學(xué)特點(diǎn)的機(jī)理研究尚有很大空間。
本研究中我們結(jié)合我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的實(shí)際情況及理論研究的急需，針對(duì)2MW級(jí)風(fēng)電齒輪箱的關(guān)鍵技術(shù)，在多體動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中對(duì)高速端軸承的保持架和滾動(dòng)體在動(dòng)載荷下的強(qiáng)度進(jìn)行較為系統(tǒng)的分析研究，以探求提高風(fēng)電齒輪箱可靠性的理論依據(jù)。
研究所用風(fēng)電齒輪箱模型如圖所示，由一個(gè)行星排和兩級(jí)定軸增速傳動(dòng)級(jí)組成，其中總增速比為99.0539，增速箱的額定輸入轉(zhuǎn)速為15.47r/min。風(fēng)電齒輪箱內(nèi)部軸承疲勞損傷形式較為復(fù)雜，位于高速軸端的圓柱滾子軸承較常見(jiàn)的疲勞損傷形式為軸承滾動(dòng)體的碎裂及保持架的破壞，我們將著重對(duì)保持架和滾動(dòng)體進(jìn)行研究。滾動(dòng)體和保持架的剛?cè)崤汉喜糠帜Ｐ腿鐖D所示，分析過(guò)程中將柔性體耦合到齒輪箱動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中。
由于輸入轉(zhuǎn)速的不同以及作業(yè)工況的不同，會(huì)使高速軸承所受載荷出現(xiàn)差異。我們結(jié)合兩種典型的作業(yè)工況，分析高速軸承保持架和滾動(dòng)體的載荷特點(diǎn)，即齒輪箱零速起動(dòng)至平穩(wěn)運(yùn)行工況和齒輪箱減速至停止運(yùn)行工況。齒輪箱輸入轉(zhuǎn)速時(shí)間歷程曲線在ADAMS中利用step函數(shù)生成，如圖所示。工況一：齒輪箱零速起動(dòng)至平穩(wěn)運(yùn)行工況。該工況齒輪箱輸入端平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)額定轉(zhuǎn)速15.47r/min，即轉(zhuǎn)速為92.82rad/s，起動(dòng)時(shí)間歷程0.3s。工況二：齒輪箱減速至停止運(yùn)行工況。該工況齒輪箱初始作業(yè)輸入轉(zhuǎn)速15.47r/min，即轉(zhuǎn)速為92.82(0)/s，減速時(shí)間歷程1s。
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