1、 課程大作業(yè) 20152016 學(xué)年學(xué)年 第第 2 學(xué)期學(xué)期題 目 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器的可靠性分析所 在 院 系 機(jī)械工程學(xué)院 課 程 名 稱 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)分析 課 程 編 號(hào) 00212744 學(xué) 生 姓 名 張峰 學(xué) 號(hào) 20152173 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械工程 1502 班 任 課 教 師 李永華 職 稱 教授 卷 面 成 績(jī) 1大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器的可靠性分析摘要：大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一,其承載能力、機(jī)械性能及無維修壽命的可靠性是影響整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵因素。如今可靠性已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者所致力研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。努

2、力提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性,不僅能夠防止或者減少故障或事故的發(fā)生,而且可以節(jié)約開發(fā)成本、降低維修維護(hù)費(fèi)用和其他由于產(chǎn)品可靠性不高而產(chǎn)生的額外費(fèi)用。建立了大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的可靠性模型，分析了大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器故障原因和典型故障模式。以大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器不能正常工作作為頂事件建立故障樹，并進(jìn)行分析。對(duì)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性分配和可靠性預(yù)計(jì)。關(guān)鍵詞：FMECA 分析 故障樹分析 風(fēng)電機(jī) 可靠性分析2 目錄1.1.緒緒論論.32.2. 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)可靠性模型的建立大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)可靠性模型的建立.33.3. 大

3、功率風(fēng)大功率風(fēng)電電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器的機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器的 FMECAFMECA 分析分析.43.1 故障分析的基本程序 .43.2 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器 FMECA 工作表單.43.3 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器危害度矩陣圖分析.74.4. 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的 FTAFTA 分析分析.84.1 故障樹的建模.84.2 故障樹的分析.95.5.系統(tǒng)可靠性預(yù)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)計(jì).116.6.系系統(tǒng)可靠性分配統(tǒng)可靠性分配.127.7.結(jié)論結(jié)論.14參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)： .1431.1.緒論緒論 風(fēng)力發(fā)電機(jī)是直接將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備,隨著風(fēng)能這一新能源的快速崛起和發(fā)

4、展,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)、制造、使用和研發(fā)改進(jìn)也得到了飛速的發(fā)展。變槳距驅(qū)動(dòng)器是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件, 是實(shí)現(xiàn)葉輪對(duì)風(fēng)控制的核心部件，直接影響整個(gè)機(jī)組的性能和風(fēng)能利用效率。當(dāng)自然界風(fēng)速有變化時(shí),它可以適當(dāng)調(diào)節(jié)安裝在風(fēng)電機(jī)輪轂上的葉片的槳距角,既能有效減少風(fēng)速大幅度急劇變化時(shí)對(duì)風(fēng)電機(jī)的強(qiáng)力沖擊,又能吸收接近額定功率的能量。風(fēng)電變槳驅(qū)動(dòng)器由于工作環(huán)境十分惡劣，且安裝在距地面幾十米甚至上百米的狹小機(jī)艙內(nèi)，維護(hù)不便，對(duì)變槳驅(qū)動(dòng)器的可靠性分析，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。大功率風(fēng)電機(jī)變槳驅(qū)動(dòng)采用二級(jí)擺線針輪行星減速器,它主要由電機(jī)輸入軸、中間軸、輸出軸、擺線輪、針輪、柱銷、轉(zhuǎn)臂軸承、針齒殼等主要構(gòu)件組成。2.

5、2. 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)可靠性模型的建立大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)可靠性模型的建立可靠性模型是指為預(yù)計(jì)或估算產(chǎn)品的可靠性建立的可靠性框圖和數(shù)學(xué)模型。建立系統(tǒng)可靠性模型的目的是用于定量分配、估算和評(píng)估產(chǎn)品的可靠性。在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)中,整個(gè)系統(tǒng)的可靠度一般是先通過綜合計(jì)算各組成零件的可靠度來實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行可靠度計(jì)算時(shí),將系統(tǒng)考慮為串聯(lián)系統(tǒng),則系統(tǒng)中每一組成零件失效均會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效,即各組成零件的可靠度的連乘積就是系統(tǒng)的可靠度。nisRR1式中,為系統(tǒng)的可靠度,為零件 的可靠度。sRiRi大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器傳動(dòng)系統(tǒng)屬于串聯(lián)系統(tǒng)，各零件間存在相關(guān)性,對(duì)各零部件在相互獨(dú)立

6、的情況下進(jìn)行可靠度計(jì)算。在系統(tǒng)分析中,關(guān)鍵零部件對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)可靠性有較大影響。系統(tǒng)傳動(dòng)可靠度計(jì)算的主要關(guān)鍵部件包括:電機(jī)輸入軸軸承、電機(jī)輸入軸、中間軸軸承、中間軸、輸出軸軸承、輸出軸、兩級(jí)轉(zhuǎn)臂軸承、兩級(jí)減速裝置的擺線輪和密閉裝置。可靠性框圖如圖 1 所示：輸入軸軸承電機(jī)輸入軸一級(jí)轉(zhuǎn)臂一級(jí)擺線輪輸入軸軸承中間軸軸承中間軸二級(jí)轉(zhuǎn)臂軸承二級(jí)擺線輪中間軸軸承輸出軸軸承輸出軸輸出軸軸承密封裝置圖 1 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器減速器系統(tǒng)可靠性框圖43.3. 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器的大功率風(fēng)電機(jī)用變槳驅(qū)動(dòng)器的 FMECAFMECA 分析分析對(duì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)進(jìn)行 FMECA 分析，就是分析大

7、功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品中每一潛在的故障模式并確定其對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的影響,以及把每一個(gè)潛在的故障模式按它嚴(yán)重程度進(jìn)行分類。其最終目的是分析大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的薄弱環(huán)節(jié),找出其潛在弱點(diǎn),采取相應(yīng)措施以提高大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的可靠性。對(duì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的 FMECA 分析要從故障信息出發(fā),從故障的最小單元到上一級(jí)單元直至最高單元導(dǎo)致的故障影響。功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)上的故障率較高的部件,對(duì)擺線輪、轉(zhuǎn)臂軸承、柱銷、柱銷套、潤(rùn)滑泵、緊固螺栓、傳動(dòng)軸、密封件等進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其主要的失效模式有:失效、磨損、膠合、老化、堵塞、異常磨損等。3.1 故障分析的基本程序(l)現(xiàn)

8、場(chǎng)調(diào)研:主要收集大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的背景數(shù)據(jù)和使用條件;在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障收集,如拍照等;研究出現(xiàn)故障件的殘骸;(2)分析并找出出現(xiàn)故障的原因:對(duì)出現(xiàn)故障的零件進(jìn)行分析;通過理論計(jì)算分析、模擬實(shí)驗(yàn)等方法和手段確定出現(xiàn)故障的原因;(3)分析結(jié)論:對(duì)每一個(gè)故障零件分析的結(jié)果進(jìn)行總結(jié),然后進(jìn)一步分析和歸納形成結(jié)論。FMECA 的流程圖如圖 2 所示：系統(tǒng)定義故障模式分析故障原因分析故障影響及嚴(yán)酷度故障檢測(cè)方法分析設(shè)計(jì)改進(jìn)措施分析使用補(bǔ)償措施分析危害性分析FMECA報(bào)告故障模式及影響分析圖 2 FMECA 流程圖3.2 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器 FMECA 工作表單為了劃分不同故障模式產(chǎn)生最終影

9、響的嚴(yán)重程度,在進(jìn)行故障影響分析之前,一般需要對(duì)最終影響后果等級(jí)進(jìn)行預(yù)定義,從而對(duì)系統(tǒng)中各故障按其嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)。按嚴(yán)酷度劃分為如表 1 所示,按故障率劃分為如表 2 所示。5表 1 嚴(yán)酷度等級(jí)表類別故障程度描述I災(zāi)難性風(fēng)電機(jī)組嚴(yán)重毀壞造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失II致命性系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞不能正常工作,引起重大經(jīng)濟(jì)損失III 臨界性機(jī)組需要停機(jī)維修,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失IV 輕度性導(dǎo)致非計(jì)劃性維護(hù)或修理和一定的經(jīng)濟(jì)損失表 2 故障率等級(jí)表類別發(fā)生狀態(tài)描述A經(jīng)常發(fā)生某故障模式的發(fā)生概率大于總故障概率的 20%B有時(shí)發(fā)生故障模式的發(fā)生概率大于總故障概率的 10%但小于20%C 偶然發(fā)生故障模式的發(fā)生概率大于

10、總故障概率的 1%但小于10%D 很少發(fā)生故障模式的發(fā)生概率大于總故障概率的 0.1%但小于 1%E 極少發(fā)生故障模式的發(fā)生概率小于產(chǎn)品總故障概率的 0.1%根據(jù)嚴(yán)酷度類別和故障模式的概率等級(jí)綜合考慮,危害度分為 4 級(jí)。大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器系統(tǒng)的 FMECA 工作表單見表 3。表 3 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器系統(tǒng)的 FMECA 工作表單序號(hào)部件功能故障模式故障原因故障 局部影響影響對(duì)上一級(jí)最終預(yù)防措施嚴(yán)酷度等級(jí)概率等級(jí)危害度1電機(jī)支架固定電機(jī)連接減速器開裂強(qiáng)度不夠，裝配不當(dāng)機(jī)座損壞電機(jī)不固定不運(yùn)轉(zhuǎn)減速器停轉(zhuǎn)保證支架剛度和強(qiáng)度，防止裝配不當(dāng)IIID42滾動(dòng)軸承支撐輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn) 蝕，過

11、大塑 性變 形磨損膠合重復(fù)承受變化的接觸應(yīng)力軸承損壞輸入軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)減速器停轉(zhuǎn)更換滾動(dòng)軸承IB263電機(jī)輸入軸傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，支撐回轉(zhuǎn)零件軸斷裂過大的塑性變形疲勞強(qiáng)度不夠，工藝不良軸不轉(zhuǎn)動(dòng)輸入電機(jī)停轉(zhuǎn)減速器停轉(zhuǎn)表面強(qiáng)化處理，提高振動(dòng)穩(wěn)定性IB24擺線輪實(shí)現(xiàn)一級(jí)減速斷裂變形疲勞磨損強(qiáng)度不夠傳動(dòng)失效一級(jí)減速不能實(shí)現(xiàn)減速器停轉(zhuǎn)提高加工精度，改善熱處理IB25轉(zhuǎn)臂軸承支撐擺線輪轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)蝕過大的塑性變形磨損膠合重復(fù)承受變化的接觸應(yīng)力傳動(dòng)失效一級(jí)減速輸出失效減速器停轉(zhuǎn)更換軸承IB26連接法蘭連接一二減速裝置裂縫尺寸超差加工精度超差壓力過大連接密封失效傳動(dòng)失效減速器停轉(zhuǎn)提高加工精度，改善加工工藝IVE47固架油

12、封防止漏油固定軸承變形折斷尺寸超差磨損老化強(qiáng)度不夠密封和定位失效漏油軸承損壞減速器停轉(zhuǎn)更換油封IVE48中間軸傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力支撐回轉(zhuǎn)零件軸斷裂過大的塑性變形疲勞強(qiáng)度不夠，工藝不良中間軸不轉(zhuǎn)動(dòng)二級(jí)減速失效減速器停轉(zhuǎn)表面強(qiáng)化處理，提高振動(dòng)穩(wěn)定性IB29擺線輪實(shí)現(xiàn)二級(jí)減速斷裂變形疲勞磨損強(qiáng)度不夠傳動(dòng)失效二級(jí)減速不能實(shí)現(xiàn)減速器停轉(zhuǎn)提高加工精度，改善熱處理IB210偏 安裝斷裂疲勞磨傳動(dòng)失轉(zhuǎn)臂減速器選擇合適IID47心套轉(zhuǎn)臂軸承形成H 機(jī)構(gòu)變形損強(qiáng)度不夠效軸承損壞不能形成H 機(jī)構(gòu)停轉(zhuǎn)材料，提高加工精度11針齒殼安裝針齒開裂強(qiáng)度不夠針齒損壞不能與擺線輪嚙合減速器停轉(zhuǎn)提高加工精度IIIE412針齒銷與擺線輪

13、嚙合斷裂變形疲勞強(qiáng)度不夠針齒損壞不能與擺線輪嚙合減速器停轉(zhuǎn)提高加工精度IC313法蘭式機(jī)座固定減速器開裂強(qiáng)度不夠，裝配不當(dāng)固定失效減速器振動(dòng)嚴(yán)重減速器停轉(zhuǎn)保證機(jī)座強(qiáng)度和剛度，防止裝配不當(dāng)IIID414輸出軸傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力軸斷裂過大的塑性變形疲勞強(qiáng)度不夠，工藝不良輸出軸不轉(zhuǎn)動(dòng)減速失效減速器停轉(zhuǎn)表面強(qiáng)化處理，提高振動(dòng)穩(wěn)定性IB215輸出端蓋密封減速器固定軸承裂縫，尺寸超差壓力過大密封失效漏油減速器停轉(zhuǎn)提高加工精度，改善工藝IVE43.3 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器危害度矩陣圖分析常用的危害性分析方法包括風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)法和危害性矩陣法, 選擇危害性矩陣法對(duì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行分析。危害性矩陣法

14、是用來確定和比較每一故障模式的危害程度,進(jìn)而為確定改進(jìn)措施的先后順序提供依據(jù)。具體方式為繪制矩陣圖,矩陣圖的橫坐標(biāo)用嚴(yán)酷度類別表示,縱坐標(biāo)用產(chǎn)品危害度或故障模式發(fā)生概率等級(jí)表示。從原點(diǎn)開始,所記錄的故障模式分布點(diǎn)沿著對(duì)角線方向距離原點(diǎn)越遠(yuǎn),其危害性越大,越需盡快采8取改進(jìn)措施。大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器各零件危害度矩陣圖如圖 3 所示。ABCDEIIIIIIIV圖 3 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器危害度矩陣從矩陣圖上可以明顯看出,危害度最大的零件是:電機(jī)輸入軸、轉(zhuǎn)臂軸承、滾動(dòng)軸承、擺線輪、中間軸、輸出軸;其次是針齒銷、偏心套等。另外,由于各個(gè)系統(tǒng)元素具有不同的功能并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可靠性起的作用也不

15、盡相同。所以,沒有必要將系統(tǒng)的所有因素同等看待。因此,有些元素對(duì)系統(tǒng)的傳動(dòng)性影響不大。這里主要考慮傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算,因此對(duì)影響系統(tǒng)傳動(dòng)性不大的元素在計(jì)算時(shí)暫不予考慮。4.4. 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的 FTAFTA 分析分析故障樹分析以系統(tǒng)所不希望發(fā)生的事件( 故障事件) 作為分析的目標(biāo)，先找出導(dǎo)致這一事件( 頂事件) 發(fā)生的可能的原因和直接因素，然后，把這些因素和原因作為第二級(jí)事件，再接著找出第二級(jí)事件發(fā)生的因素和可能的原因，按照此順序，逐級(jí)找下去，直到查到最原始的原因，用相應(yīng)符號(hào)代表這些事件，再用事件相應(yīng)的邏輯門符號(hào)把底事件、中間事件和頂事件聯(lián)系起來成倒

16、立的樹形圖，成為故障樹，用來表示頂事件與下屬的子系統(tǒng)或者元器件的邏輯關(guān)系。4.1 故障樹的建模根據(jù)故障樹的分析,我們可以得出影響大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)及子系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵零部件,從而提高關(guān)鍵零部件的可靠性,以達(dá)到提高系統(tǒng)可靠性的目的。以“大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器不能正常工作”為頂事件建立故障樹，如圖 4 所示9TX1X2A1A2A3X3X4A3X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15圖 4 大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器不能正常工作的故障樹圖大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器不能正常工作故障樹各事件的解釋如表 4 所示。表 4 故障樹各事件說明表T減速器不能正常工作X6柱銷套失效

17、A1零部件失效X7油品惡劣A2潤(rùn)滑失效X8潤(rùn)滑油過多A3擺線輪失效X9潤(rùn)滑油過少A4軸承失效X10一級(jí)擺線輪失效X1油質(zhì)變變X11二級(jí)擺線輪失效X2密閉失效X12輸入軸承失效X3機(jī)座開裂X13中間軸承失效X4針齒殼開裂X14輸出軸承失效X5針齒套失效X15轉(zhuǎn)臂軸承失效4.2 故障樹的分析4.2.1 定性分析故障樹的定性分析目的是尋找頂事件的原因事件及原因事件的組合（最小割集） ，發(fā)現(xiàn)潛在的故障，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，以便改進(jìn)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)故障診斷，改進(jìn)使用和維修方案。大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器不能正常工作故障樹的最小割集為X1X2X3X15，當(dāng)割集中的事件發(fā)生時(shí)則會(huì)導(dǎo)致頂事件即減速器不能正常工作，1

18、0如果系統(tǒng)某一故障模式發(fā)生了，則一定是該系統(tǒng)中與其對(duì)應(yīng)的某一個(gè)最小割集中的全部底事件全部發(fā)生了。進(jìn)行維修時(shí)，如果只修復(fù)某個(gè)故障部件，雖然能夠使系統(tǒng)恢復(fù)功能，但其可靠性水平還遠(yuǎn)未恢復(fù)。根據(jù)最小割集的概念，只有修復(fù)同一最小割集中的所有部件故障，才能恢復(fù)系統(tǒng)可靠性、安全性設(shè)計(jì)水平。4.2.2 定量分析故障樹的定量分析要假設(shè)底事件之間相互獨(dú)立，元、部件和系統(tǒng)只有正常和故障兩種狀態(tài)。用 CAFTA 故障樹系統(tǒng)分析軟件對(duì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的故障樹進(jìn)行可靠性模擬分析，通過模擬分析可得到系統(tǒng)頂事件的失效分布情況和底事件在系統(tǒng)中的重要度。找出影響大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器系統(tǒng)及子系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵件,提高

19、系統(tǒng)可靠性分析精度。大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器系統(tǒng)無維修壽命為 20 年，故可靠性模擬參數(shù)設(shè)定為:系統(tǒng)模擬次數(shù)為 1000 次、有效失效時(shí)間上限為 175200 小時(shí)、有效失效時(shí)間下限為 0。分析處理的結(jié)果數(shù)據(jù)如表 5-7 所示。 表 5 失效概率模擬結(jié)果(底事件) 表 6 失效模式模擬結(jié)果事件標(biāo)號(hào)失效概率事件名稱NO.10.072油質(zhì)變NO.20.077密封失效NO.50.065機(jī)座開裂NO.60.054針齒殼開裂NO.90.065針齒銷套失效NO.100.064柱銷套失效NO.110.050油品惡劣NO.120.069潤(rùn)滑油過多NO.130.075潤(rùn)滑油過少NO.140.079一級(jí)擺線輪失

20、效NO.150.064二級(jí)擺線輪失效NO.160.080輸入軸承失效NO.170.059中間軸承失效NO.180.072輸出軸承失效NO.190.080轉(zhuǎn)臂軸承失效模式編號(hào)失效概率失效模式10.064NO.1020.080NO.1630.078NO.1240.072NO.1850.080NO.1960.050NO.1170.065NO.580.064NO.1590.054NO.6100.079NO.14110.075NO.13120.065NO.9130.077NO.2140.059NO.17150.072NO.1160.001NO.11 NO.1311表 7 重要度模擬結(jié)果事件標(biāo)號(hào)失效概率事

21、件名稱模式重要度 NO.10.072油質(zhì)變0.000NO.20.077密封失效0.960NO.50.065機(jī)座開裂0.000NO.60.054針齒殼開裂0.000NO.90.065針齒銷套失效0.000NO.100.064柱銷套失效0.000NO.110.050油品惡劣0.000NO.120.069潤(rùn)滑油過多0.000NO.130.075潤(rùn)滑油過少0.900NO.140.079一級(jí)擺線輪失效0.959NO.150.064二級(jí)擺線輪失效0.800NO.160.080輸入軸承失效0.960NO.170.059中間軸承失效0.000NO.180.072輸出軸承失效0.930NO.190.080轉(zhuǎn)臂軸

22、承失效0.960通過失效概率模擬分析報(bào)告可以看出轉(zhuǎn)臂軸承、潤(rùn)滑泵原動(dòng)機(jī)故障、油泵故障和密閉失效發(fā)生的概率比較大，所以轉(zhuǎn)臂軸承、潤(rùn)滑泵原動(dòng)機(jī)故障、油泵故障和密閉失效為大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的薄弱環(huán)節(jié)。同時(shí)潤(rùn)滑泵原動(dòng)機(jī)故障、油泵故障會(huì)導(dǎo)致大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器的溫度過高；密閉失效會(huì)導(dǎo)致大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器漏油。5.5.系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)可靠性預(yù)計(jì)是在方案設(shè)計(jì)階段為了評(píng)估大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器在給定條件下的可靠性而進(jìn)行的工作。它根據(jù)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)、部件、零件的功能及其有關(guān)資料,推測(cè)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器將具有的可靠度。其目

23、的主要是為了發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器可靠性預(yù)計(jì)的數(shù)據(jù)也可以用來作為大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器可靠性再分配的依據(jù)。根據(jù) FMECA 和 FTA 分析得到的相關(guān)故障率數(shù)據(jù),采用數(shù)學(xué)模型法對(duì)初步設(shè)計(jì)階段時(shí)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器減速器系統(tǒng)的各零件的可靠性指標(biāo)進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。具體過程是建立系統(tǒng)的可靠性邏輯框圖及可靠性數(shù)學(xué)模型,跟據(jù)己知條件求出大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的可靠度。由于轉(zhuǎn)臂軸承、滾動(dòng)軸承和密閉裝置是標(biāo)準(zhǔn)化零件在計(jì)算中可不考慮。主要是確定電機(jī)輸入軸、中間軸、輸出軸和兩極擺線輪的可靠度。然后根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算方法算得傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠度。具體可靠性框圖如圖 512電機(jī)輸

24、入軸一級(jí)擺線輪中間軸二級(jí)擺線輪輸出軸圖 5 關(guān)鍵零件可靠性框圖組成大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器減速器系統(tǒng)關(guān)鍵零件的可靠度如表 8 所示。表 8 關(guān)鍵零件的可靠度序號(hào)零件名稱可靠度1電機(jī)輸入軸93.149%2一級(jí)擺線輪95.235%3二級(jí)擺線輪97.783%4中間軸98.321%5輸出軸99.256%根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算方法來計(jì)算預(yù)計(jì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的可靠度。設(shè) A 表示系統(tǒng)正常工作的事件,表示第 個(gè)分系統(tǒng)正常工作的事件。iAi假如系統(tǒng)中各分系統(tǒng)是相互獨(dú)立的,則niisAR1預(yù)計(jì)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器減速器系統(tǒng)的可靠度為：=93.149% 95.235% 97.783% 98

25、.321% 99.256%=84.652%niisAR1根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計(jì)算公式算得大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠度為 84.652%。同時(shí)通過公式可見,具有串聯(lián)系統(tǒng)邏輯圖的串聯(lián)系統(tǒng),其可靠度與功能關(guān)系呈串聯(lián)的單元的數(shù)量及單元的可靠度有關(guān)。隨著單元數(shù)量的增加和單元可靠度減小,串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度將越來減小。由于沒有考慮到傳動(dòng)系統(tǒng)各單元的相關(guān)性,所以預(yù)計(jì)可靠度很可能與真實(shí)數(shù)據(jù)會(huì)有一定差距。6.6.系統(tǒng)可靠性分配系統(tǒng)可靠性分配可靠性分配是為了將大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)可靠性的定量要求分配到規(guī)定的產(chǎn)品層次。通過分配使整體和部分的可靠性定量要求協(xié)調(diào)一致。它是一個(gè)由整體到局部,由上到下的

26、分解過程。可靠性分配的本質(zhì)是一個(gè)工程決策過程,是一個(gè)綜合權(quán)衡優(yōu)化的問題。通過分配,把責(zé)任落實(shí)到相應(yīng)層次產(chǎn)品的13設(shè)計(jì)人員身上。合理的指標(biāo)分配方案,可以使大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)有效地達(dá)到規(guī)定的可靠性目標(biāo)。已知串聯(lián)系統(tǒng)各單元的可靠度預(yù)測(cè)值為，則系統(tǒng)的可靠度預(yù)*1R*2R*nR測(cè)值為： niisRR1*如果設(shè)計(jì)出的可靠度不能滿足實(shí)際要求即,那么就需要按規(guī)定的值*sSRR 進(jìn)行改進(jìn)單元的可靠度作再分配計(jì)算。先將各單元的可靠度預(yù)測(cè)值由小到大sR的次序排列,則有 *1*2*1nmmRRRRR令 021RRRRm 推導(dǎo)得： *111*0*mmnmiismRRRRR則單元可靠度的再分配可按下式進(jìn)行

27、： mnmiismRRRRR11*21*11,nnmmRRRR對(duì)于大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵零件的可靠度預(yù)測(cè)值由小到大的順序排列見表 9。表 9 關(guān)鍵零件的可靠度預(yù)測(cè)值順序表序號(hào)零件名稱可靠度*1R電機(jī)輸入軸93.256%*2R一級(jí)擺線輪95.235%*3R二級(jí)擺線輪97.738%*4R中間軸98.321%*5R輸出軸99.256%若規(guī)定大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠度為90%，根據(jù)等sR最少工作量法進(jìn)行可靠度再分配。此時(shí)大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器的傳動(dòng)系14統(tǒng)各關(guān)鍵件的可靠度為 ,而大于的仍然021RRRRm0R*2*1,nmmRRR不變。代入公式求得 K 值如下表 10表 10 參數(shù)計(jì)算表K 值0R*1mR，的大小關(guān)系0R*1mR10.990970.952350R*1mR20.971710.97380R*1mR從表中可以看出當(dāng) K=2 時(shí), ,所以通過最少工作量法進(jìn)行可靠度再分配0R*1mR后得到大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)各關(guān)鍵件再分配的可靠度值如表 11 所示。表 11 關(guān)鍵零件的可靠度再分配表由此可見,提高一級(jí)擺線輪和輸入軸的可靠度就可以提高大功率風(fēng)電機(jī)用變槳距減速器整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠度。7