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在風(fēng)電機組的各部件中，因風(fēng)電齒輪箱的故障而造成停機的概率最高，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重要因素。
近年來，盡管我國裝備制造業(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)成為國家重大裝備發(fā)展的瓶頸。對風(fēng)力發(fā)電機組軸承的研究，已成為當(dāng)前風(fēng)電研究的難點和重點，因此對風(fēng)電機組齒輪箱軸承作業(yè)機理及應(yīng)力強度分析具有現(xiàn)實意義。對軸承進(jìn)行過靜力學(xué)分析或?qū)Φ妮S承進(jìn)行過單一的簡單的動力學(xué)分析，而較少采用多體動態(tài)系統(tǒng)對整體機構(gòu)進(jìn)行動態(tài)分析，且在多變載荷作業(yè)下的動態(tài)系統(tǒng)力學(xué)特點的機理研究尚有很大空間。
本研究中我們結(jié)合我國風(fēng)電發(fā)展的實際情況及理論研究的急需，針對2MW級風(fēng)電齒輪箱的關(guān)鍵技術(shù)，在多體動態(tài)系統(tǒng)中對高速端軸承的保持架和滾動體在動載荷下的強度進(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，由一個行星排和兩級定軸增速傳動級組成，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的疲勞損傷形式為軸承滾動體的碎裂及保持架的破壞，我們將著重對保持架和滾動體進(jìn)行研究。滾動體和保持架的剛?cè)崤汉喜糠帜Ｐ腿鐖D所示，分析過程中將柔性體耦合到齒輪箱動態(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體的載荷特點，即齒輪箱零速起動至平穩(wěn)運行工況和齒輪箱減速至停止運行工況。齒輪箱輸入轉(zhuǎn)速時間歷程曲線在ADAMS中利用step函數(shù)生成，如圖所示。工況一：齒輪箱零速起動至平穩(wěn)運行工況。該工況齒輪箱輸入端平穩(wěn)運行時額定轉(zhuǎn)速15.47r/min，即轉(zhuǎn)速為92.82rad/s，起動時間歷程0.3s。工況二：齒輪箱減速至停止運行工況。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，減速時間歷程1s。
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