【摘要】：隨著全球氣候變暖和化石能源的日趨枯竭,風(fēng)能作為一種可再生的綠色能源越來越受到各國(guó)的高度重視。風(fēng)力發(fā)電是一種主要的風(fēng)能利用形式,隨著科技的發(fā)展而日益成熟,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)前景光明。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在氣候惡劣的野外工作,要求免維護(hù)運(yùn)行20年,風(fēng)電軸承作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要零部件對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠運(yùn)行影響極大,因此對(duì)風(fēng)電軸承提出了極高的要求。變槳軸承是風(fēng)電軸承中受力最復(fù)雜的軸承,因此變槳軸承失效形式研究,對(duì)提高其可靠性、延長(zhǎng)其使用壽命具有重要的工程實(shí)際意義。 本文圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變槳軸承的受力和微動(dòng)磨損,主要開展了以下研究工作： (1)首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中變槳軸承的外部載荷進(jìn)行分析,了解變槳軸承的載荷特性；然后分析對(duì)比雙排球轉(zhuǎn)盤軸承和交叉滾子轉(zhuǎn)盤軸承的承載力學(xué)特性,分析結(jié)果對(duì)變槳軸承類型的選擇具有參考價(jià)值；最后對(duì)目前兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用較多的雙排四點(diǎn)接觸球軸承滾道載荷分布進(jìn)行計(jì)算,通過計(jì)算可知在一定負(fù)游隙時(shí)軸承具有最大的承載力。 (2)在軸承載荷分析的基礎(chǔ)上研究軸承的微動(dòng)運(yùn)行模式和微動(dòng)損傷形式。通過分析得知,發(fā)生在變槳軸承滾道處和輪齒處的微動(dòng)是復(fù)雜的復(fù)合微動(dòng),是變槳軸承的主要失效形式之一。發(fā)生在變槳軸承滾道處的微動(dòng)運(yùn)行模式是徑向微動(dòng)、切向微動(dòng)、扭轉(zhuǎn)微動(dòng)、滾動(dòng)微動(dòng)和Heathcote滑動(dòng)引起的微動(dòng)的組合。 (3)在MTS材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)變槳軸承的徑向微動(dòng)和切向微動(dòng)組成的復(fù)合微動(dòng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不同接觸角度和材料硬度對(duì)微動(dòng)磨損影響很大。當(dāng)接觸受力角度小時(shí),磨損以切向微動(dòng)磨損為主,此時(shí)材料硬度大抗微動(dòng)磨損能力較好；而在接觸受力角度小時(shí),磨損以徑向微動(dòng)磨損為主,材料硬度小抗微動(dòng)磨損能力強(qiáng)。 (4)模擬變槳軸承運(yùn)行工況,設(shè)計(jì)制造了軸承擺動(dòng)微動(dòng)試驗(yàn)裝置,在該裝置上進(jìn)行了不同的載荷、擺角和循環(huán)次數(shù)的微動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),軸承微動(dòng)磨損載荷增加而減小,隨著擺動(dòng)角度增加微動(dòng)磨損加重；軸承微動(dòng)磨損主要在微動(dòng)初期產(chǎn)生,但隨著擺動(dòng)循環(huán)次數(shù)的增加,微動(dòng)磨損趨于緩和。 (5)為研究脂潤(rùn)滑對(duì)球軸承擺動(dòng)微動(dòng)磨損的影響,對(duì)軸承在干態(tài)下和脂潤(rùn)滑條件下的微動(dòng)磨損進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明,脂潤(rùn)滑可以減緩軸承的微動(dòng)磨損,并且隨著擺動(dòng)幅度的增大以及載荷的減小,脂潤(rùn)滑減緩微動(dòng)磨損作用增大；隨著循環(huán)次數(shù)增加,脂潤(rùn)滑條件下軸承微動(dòng)磨損中的氧化作用明顯減�。辉谖�(dòng)后期脂潤(rùn)滑會(huì)增加疲勞裂紋萌生的機(jī)會(huì)。 (6)依據(jù)切向和徑向微動(dòng)組合而成的復(fù)合微動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果和軸承擺動(dòng)微動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果,從機(jī)械、結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑等方面提出了變槳軸承微動(dòng)磨損的減緩措施。 總之,本文分析了變槳軸承的受力特點(diǎn),微動(dòng)磨損失效形式,針對(duì)變槳軸承微動(dòng)磨損進(jìn)行了一系列的模擬試驗(yàn),得出了相關(guān)的研究成果,并提出了變槳軸承的微動(dòng)磨損防護(hù)措施。論文的研究成果對(duì)變槳軸承的設(shè)計(jì)、制造,結(jié)構(gòu)類型的選取,維護(hù)以及減緩微動(dòng)磨損、增加變槳軸承的使用壽命和可靠性具有重要的理論意義和工程實(shí)際價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH117

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2679550