风电齿轮箱动载荷及疲劳研究现状在风力发电机组 20 年的设计寿命中，齿轮箱的维护费用占据机组总费用的 38%[3]。且由 齿轮箱系统故障引起的非故障停机时间及单次故障处理时间高居不下，维修一次耗时过长， 造成了大量的发电损耗。因而，风电齿轮箱的研究和开发是风力发电技术发展进步的核心要 素，且正向着高可靠性、高效的方向进步。相比较于丹麦、美国等风电强国，我国确实还处 于起步和追赶阶段[4]。目前我国大型风力发电机组的开发主要是引进国外成熟的技术，在消化 吸收后实现再创新。也衍生出一批如江苏高齿传动机械有限公司、浙江通力重型齿轮股份有 限公司等具有自主知识产权、国际领先技术新型主导产品的齿轮箱制造企业。在风电齿轮箱基础研究方面，我国以新疆大学、重庆大学等为代表的研究人员确实在传动链动力学特性、 关键部位承载能力分析与性能优化等方面，都做了大量的基础研究，也发表了大量论文，但 是从论文质量来看，相比较国外研究，确实呈现研究不够、内容不深的问题。77072

目前，已有较多针对电齿轮箱传动链动力学特性和动载荷变化等相关方面的研究。潘金 坤[5]等对某风机增速齿轮箱的第一级行星架进行强度和刚度分析，同时结合多学科优化软件 对行星架的结构进行优化设计，实现行星架结构的轻量化；汪再如[6]通过模拟分析一对直齿圆 柱齿轮的弯曲应力与接触应力，与理论结果对比验证其可靠性，可作为理论分析的参考；蒲 宗珉等[7]利用有限元方法对一级行星轮系进行了静强度分析，找出最大应力点并提出了相应 改善方法；徐芳等[8]在模拟实际随机风速基础上，综合考虑随机风载和传动链内部多种激励因 素，建立兆瓦级风力发电机增速箱多级齿轮传动系统耦合动力学模型，求得系统各构件的动 态响应进而建立可靠性模型。论文网

国内外学者也有对齿轮传动链的应力疲劳分析研究的。Glodez 和 Kramberger 等[9]建立了 齿轮表面接触和齿根弯曲两种状态的疲劳寿命计算模型，结合有限元方法，分别对齿轮的裂 纹萌生寿命和裂纹扩展寿命进行计算，然后把两者相加作为齿轮的疲劳寿命结果；周志刚等 [10]基于 Miner 疲劳累积损伤法则和材料 P-S-N( 失效概率-应力-循环次数) 曲线，根据动力学 分析结果，预测风电齿轮传动链各齿轮和轴承的疲劳寿命，为风力机齿轮传动链的动态疲劳 寿命预测提供了理论方法；张耀祖等[11]利用有限元软件对风电齿轮增速箱箱体进行了静强度 分析和疲劳分析，根据计算结果分析结构中可能存在的危险区域并检验其是否符合疲劳设计 要求；张天一[12]通过对 2MW 级风电齿轮箱轴承动力学仿真、基于虚拟样机的寿命预测及结 果分析，探讨了典型工况下高速轴轴承的强度和疲劳分析方法。

传统的风力机齿轮传动链机械可靠性的设计和评估多基于常规载荷，跟风力发电机组实 际工况差异较大，其设计和评估的精度达不到要求。目前关于齿轮箱传动系统的研究大多是 基于稳态条件下，而极端载荷下的疲劳损伤约为正常运转、停机的数倍[13]。因此，分析在不 同冲击载荷作用下的瞬态响应情况，可为齿轮疲劳寿命分析提供更多的依据。