柔性支承下风力机系统建模及轴承振动分析

2014-06-13那亚莉殷玉枫丁健刚王洪涛

太原科技大学学报 2014年6期

那亚莉，殷玉枫，丁健刚，王洪涛

(太原科技大学机械工程学院，太原 030024)

风能发电由于清洁无污染、成本较低，取用不尽等优点，有效缓解了能源污染、雾霾和全球变暖等问题，并且在可再生能源开发中技术相对成熟，极具开发前景。随着风力机大型化，对风力机传动系统可靠性提出了更高的要求，风力机设计理论方面的不足渐渐显现，现有的研究成果已无法直接用于载荷情况极端、支承结构柔性大的风力机上，风力机实际使用寿命远低于其设计寿命。

长期以来，国内外学者对滚动轴承振动特性做了大量研究。Lundberg等[1]通过静力学分析了滚动体的变形，但没有考虑惯性力、摩擦力等的影响；Jones[2]考虑了离心力及陀螺力矩的影响，建立滚动轴承拟静力学模型。郑林庆[3]建立滚动轴承拟动力学模型，通过弹流润滑理论，对接触区因摩擦产生的热效应进行分析。

齿轮箱是故障率最高的部件之一，其中齿轮箱轴承失效率居于首位。由于风力机轴承特殊的工作环境、所受载荷的时变性，使得轴承设计分析变得相当复杂。本文建立了极端载荷下基于柔性支承的风力机传动系统耦合动力学模型，讨论打滑区域摩擦力、内圈转速等激励对轴承振动特性的影响，为风力机轴承设计提供了一定的理论指导。