随机风载下风电齿轮箱的系统动态可靠性研究

来源：振动与冲击杂志2025年第3期北京时间：

作者：顾慧耘，王宏伟wanghongwei_xju，周建星，费翔，温建民,，房忠

单位：1.新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047；2.金风科技股份有限公司，乌鲁木齐830000

摘要：风电齿轮箱在随机风载的作用下产生疲劳损伤，导致系统可靠性的降低。针对风电齿轮箱系统可靠性实时评估的问题，以2MW风电齿轮箱为研究对象，建立了齿轮箱传动系统动力学模型，统计动力学响应下各零件的疲劳应力，生成疲劳载荷谱。结合非线性疲劳损伤累积理论和核密度估计法，建立了考虑强度退化的应力-强度干涉模型，计算各零件失效模式的动态可靠度。进一步利用Copula函数构建了系统可靠性模型，分析零件的共因失效对齿轮箱系统可靠性退化的影响。结果表明：运行过程中齿轮箱的行星轮系和中速轴轴承的可靠度下降较快，其余零件的可靠度也呈下降趋势，说明服役初期的疲劳失效主要集中在行星轮系和中速轴轴承，其他零件在服役后期也会失效。齿轮箱的系统可靠度经过20年寿命周期预计降至约0.5880，结合零件的可靠度可实现风电齿轮箱的故障预警。<br>

关键词：风力发电机；可靠性；疲劳损伤；齿轮；轴承；失效相关