谭博文， 邱颖宁， 李 丹， 冯延晖

(南京理工大学 能源与动力工程学院,南京 210094)

风电机组齿轮箱高速轴端轴承热-应力耦合故障分析

谭博文， 邱颖宁， 李 丹， 冯延晖

(南京理工大学 能源与动力工程学院,南京 210094)

建立了风电机组齿轮箱高速轴端轴承的热阻网络模型，研究了在变风速、变载荷情况下轴承的动态热特性.采用Ansys Workbench有限元方法进行三维热-应力耦合分析，并模拟轴承及其在故障条件下的温度、形变及热应力特征.结果表明：风速、轴承内圈和滚动体之间的接触热阻及润滑油的对流接触热阻对轴承的温度有显著影响；轴承正常运行时，最大形变出现在内圈与滚动体接触面，最大热应力出现在外圈外表面边缘；当轴承出现胶合以及磨损故障时，其温度分布、热流量及热应力均有不同程度变化.

风力发电； 轴承； 故障分析; 热阻网络法； 有限元方法； 热-应力耦合

19世纪80年代初以来，风力发电技术在风电机组尺寸和装机容量2个方面都有很大进展.据全球风能理事会(GWEC)报道，从1996年到2011年，风力发电的平均累积增长率超过20%.且到2011年底，商业风力发电机组已安装在约80个国家，总装机容量约240 MW.风力发电在很多国家的能源计划中扮演着越来越重要的角色[1-2].预计到2020年，风力发电量占全球总发电量的比例将达到11.9%[1].

由于润滑不足或碰撞、摩擦等原因，风电机组在运转期间会引起齿轮箱轴承温度升高，出现“烧轴”现象；或由于疲劳磨损、压痕、裂纹、表面剥落、胶着及杂……