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摘要：在我党和政府坚持“节能环保”理念的情况下，工农业生产越来越依赖风能，这使得风力发电机组的应用逐渐趋于大型化、工业化、产业化。但是，在具体应用风力发电机组的过程中，需要特别注意机械零部件疲劳问题，避免给风力发电机组正常、稳定运行带来负面影响。那么，如何切实有效的解决风力发电机组零部件疲劳问题呢？本文首先分析影响风力发电机组零部件疲劳寿命的主要原因，进而探讨以上问题，希望能够提出适合的抗疲劳设计方法，优化设计零部件，以保证风力发电机组能够长期安全、稳定、高效的运行。
关键词：风里发电机组；零部件；抗疲劳设计方法
很长一段时间我国发电方式是以火力发电为主，但随着煤炭能源储量的降低及人们环保意识的增强，火力发电越来越不能满足社会发展需求。此种情况下，相关研究人员及业界人士积极探寻一种效率高、无污染的新型发电方式，最终提出了风力发电方式，通过以自然风为动力，促使风力转化为电力，满足用电需求，同时有效解决煤炭能源需求不足的局面，降低环境污染。
1、影响风力发电機组机械零部件疲劳寿命的常见原因
1.1缺口效应
考虑到不同风力发电机组的工作任务不同，所以在风力发电机组结构设计上，是从满足应用需要的角度出发，对机械零部件的槽沟深度、切口截面、孔径等方面予以合理合计，这势必会导致零部件存在缺口，但是对于风力发电机组运行来说能够起到积极作用；而对于机械局部应力来说，却起到反作用，降低风力发电机组的疲劳强度。
1.2机械表层应用状态的影响
除了缺口效应会导致风力发电机组零部件疲劳之外，机械表面应用状态不佳也会导致零部件疲劳。因为在风力发电机组长期运行的过程中，一些内部机械零件的表面会受到环境、自身及其他因素的影响，致使其表面出现不同程度的磨损，相应的机械零部件表面越来越光滑，导致表层组织结构容易出现淬火现象，降低风力发电机组运行效果。针对此问题，通常采用表面冷作变形方法来处理，也就是利用表面冷作变形的外力作用，使零部件的表层发生微妙的物理性变化。需要特别注意的是在处理机械表层应用状态的过程中，注意控制好处理量和处理时间，避免零部件表面出现小裂纹等不良现象。
1.3载荷的影响
（1）载荷类型带来的影响。载荷类型有弯、拉压及扭三种，均能作用在机械零部件上，导致零部件疲劳。从以往风力发电机组运行实际情况来看，确定机械零部件虽然能够承受较为复杂的边界条件和几何变形，但是零部件疲劳危险部位受到的不同类型载荷，给零部件带来的负面影响是不尽相同的。所以，载荷也是导致机械零部件疲劳的因素之一。
（2）加载频率带来的影响。通常情况下，在外界应力水平提高时，加载频率会增大，进而加剧机械零部件疲劳程度。加载频率也是致使机械零部件发生疲劳的因素。
2、风力发电机组机械零部件抗疲劳设计的原则及方法
2.1机械零件抗疲劳设计的原则
为了改变风力发电机组机械零件疲劳强度较低的局面，应当注意科学合理的进行机械零件抗疲劳设计。当然，要想真正做到这一点，需要遵循以下原则，即：
原则一，无限寿命设计原则。也就是在机械零件抗疲劳设计中，应当从尽可能降低零部件疲劳极限的角度出发，优化设计零部件，尽可能的延长零部件的使用寿命。
原则二，有限寿命设计原则。这里所说的有限寿命是指安全寿命设计，也就是零部件在规定的使用期限内能够安全使用。为此，在零部件抗疲劳设计中，应当充分考虑安全系数，分析可能影响零部件安全系数的因素，进而提出有效控制方法，优化设计零部件，提高零部件安全寿命。
2.2机械零部件抗疲劳设计的方法
2.2.1名义应力方法
作为使用时间最长的抗疲劳设计方法，名义应力方法具有一定的应用价值及不可替代的优势，所以科学、合理的运用此种方法来展开机械零部件抗疲劳设计是非常适合的。当然，要想提高零部件抗疲劳设计效果，在具体应用名义应力方法时应当从零部件材料的S-N曲线出发，分析影响因数，进而得到零部件S-N曲线，以此为据来优化设计机械零部件。
2.2.2局部应力应变法
局部应力应变法是以应变集中处的局部应力、应变作为基本的参数，通过分析零部件在应力作用下，局部应力、应变情况，进而获取到零部件疲劳的限值，以此为准来分析可能导致零件局部塑性变形的因素，提出优化措施，进而科学合理的设计零部件。
2.3案例说明
作为风力发电机组的重要组成部分，变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行，影响风力机的使用寿命.所以，有效利用此项技术来控制变桨距疲劳状态是非常必要的。那么，如何做到这一点呢？做好变桨距抗疲劳设计就显得尤为必要。
2.3.1分析变桨距疲劳状态产生的原因
参考相关资料及分析以往风力发电机组运行实际情况，对变桨距的疲劳载荷在工况和极限载荷工况进行仿真，整个过程中需要考虑到一个因素一偏航误差角度，一般需要考虑±80误差角度。对仿真结果进行假设性的分析，如若不考虑偏航误差角度，得到的结果是等效疲劳载荷基本上没有变化；根据相关规定对不同风倾斜角进行分析，确定实际环境中复杂的地形作用会使风倾斜角可能大于或小于8°，经过仿真分析，确定不同的风倾斜角也会影响变桨距的疲劳载荷。
2.3.2变桨距抗疲劳设计
在确定影响变桨距的疲劳载荷的影响因素的情况下，分析和计算变桨距疲劳强度，之后绘制零部件材料S-N曲线，假设S-N曲线的斜率m=4，那么它的存活率Pu就应该超过50%以上。基于此，分析影响变桨距疲劳强度的因素，确定风倾斜角对变桨系统和驱动链等效疲劳载荷的影响加大，进而合理调整变桨系统，提高变桨距的疲劳强度。
3、结语
基于本文一系列分析，确定风力发电机组长期运行的过程中容易出现机械零部件疲劳问题，给风力发电机组稳定运行带来一定负面影响。对此，应当了解风力发电机组的实际情况，选用名义应力方法或局部应力应变法等方法来进行机械零部件抗疲劳设计，提高机械零部件的疲劳强度，以保证风力发电机组长期安全运行。
关键词：风里发电机组；零部件；抗疲劳设计方法
很长一段时间我国发电方式是以火力发电为主，但随着煤炭能源储量的降低及人们环保意识的增强，火力发电越来越不能满足社会发展需求。此种情况下，相关研究人员及业界人士积极探寻一种效率高、无污染的新型发电方式，最终提出了风力发电方式，通过以自然风为动力，促使风力转化为电力，满足用电需求，同时有效解决煤炭能源需求不足的局面，降低环境污染。
1、影响风力发电機组机械零部件疲劳寿命的常见原因
1.1缺口效应
考虑到不同风力发电机组的工作任务不同，所以在风力发电机组结构设计上，是从满足应用需要的角度出发，对机械零部件的槽沟深度、切口截面、孔径等方面予以合理合计，这势必会导致零部件存在缺口，但是对于风力发电机组运行来说能够起到积极作用；而对于机械局部应力来说，却起到反作用，降低风力发电机组的疲劳强度。
1.2机械表层应用状态的影响
除了缺口效应会导致风力发电机组零部件疲劳之外，机械表面应用状态不佳也会导致零部件疲劳。因为在风力发电机组长期运行的过程中，一些内部机械零件的表面会受到环境、自身及其他因素的影响，致使其表面出现不同程度的磨损，相应的机械零部件表面越来越光滑，导致表层组织结构容易出现淬火现象，降低风力发电机组运行效果。针对此问题，通常采用表面冷作变形方法来处理，也就是利用表面冷作变形的外力作用，使零部件的表层发生微妙的物理性变化。需要特别注意的是在处理机械表层应用状态的过程中，注意控制好处理量和处理时间，避免零部件表面出现小裂纹等不良现象。
1.3载荷的影响
（1）载荷类型带来的影响。载荷类型有弯、拉压及扭三种，均能作用在机械零部件上，导致零部件疲劳。从以往风力发电机组运行实际情况来看，确定机械零部件虽然能够承受较为复杂的边界条件和几何变形，但是零部件疲劳危险部位受到的不同类型载荷，给零部件带来的负面影响是不尽相同的。所以，载荷也是导致机械零部件疲劳的因素之一。
（2）加载频率带来的影响。通常情况下，在外界应力水平提高时，加载频率会增大，进而加剧机械零部件疲劳程度。加载频率也是致使机械零部件发生疲劳的因素。
2、风力发电机组机械零部件抗疲劳设计的原则及方法
2.1机械零件抗疲劳设计的原则
为了改变风力发电机组机械零件疲劳强度较低的局面，应当注意科学合理的进行机械零件抗疲劳设计。当然，要想真正做到这一点，需要遵循以下原则，即：
原则一，无限寿命设计原则。也就是在机械零件抗疲劳设计中，应当从尽可能降低零部件疲劳极限的角度出发，优化设计零部件，尽可能的延长零部件的使用寿命。
原则二，有限寿命设计原则。这里所说的有限寿命是指安全寿命设计，也就是零部件在规定的使用期限内能够安全使用。为此，在零部件抗疲劳设计中，应当充分考虑安全系数，分析可能影响零部件安全系数的因素，进而提出有效控制方法，优化设计零部件，提高零部件安全寿命。
2.2机械零部件抗疲劳设计的方法
2.2.1名义应力方法
作为使用时间最长的抗疲劳设计方法，名义应力方法具有一定的应用价值及不可替代的优势，所以科学、合理的运用此种方法来展开机械零部件抗疲劳设计是非常适合的。当然，要想提高零部件抗疲劳设计效果，在具体应用名义应力方法时应当从零部件材料的S-N曲线出发，分析影响因数，进而得到零部件S-N曲线，以此为据来优化设计机械零部件。
2.2.2局部应力应变法
局部应力应变法是以应变集中处的局部应力、应变作为基本的参数，通过分析零部件在应力作用下，局部应力、应变情况，进而获取到零部件疲劳的限值，以此为准来分析可能导致零件局部塑性变形的因素，提出优化措施，进而科学合理的设计零部件。
2.3案例说明
作为风力发电机组的重要组成部分，变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行，影响风力机的使用寿命.所以，有效利用此项技术来控制变桨距疲劳状态是非常必要的。那么，如何做到这一点呢？做好变桨距抗疲劳设计就显得尤为必要。
2.3.1分析变桨距疲劳状态产生的原因
参考相关资料及分析以往风力发电机组运行实际情况，对变桨距的疲劳载荷在工况和极限载荷工况进行仿真，整个过程中需要考虑到一个因素一偏航误差角度，一般需要考虑±80误差角度。对仿真结果进行假设性的分析，如若不考虑偏航误差角度，得到的结果是等效疲劳载荷基本上没有变化；根据相关规定对不同风倾斜角进行分析，确定实际环境中复杂的地形作用会使风倾斜角可能大于或小于8°，经过仿真分析，确定不同的风倾斜角也会影响变桨距的疲劳载荷。
2.3.2变桨距抗疲劳设计
在确定影响变桨距的疲劳载荷的影响因素的情况下，分析和计算变桨距疲劳强度，之后绘制零部件材料S-N曲线，假设S-N曲线的斜率m=4，那么它的存活率Pu就应该超过50%以上。基于此，分析影响变桨距疲劳强度的因素，确定风倾斜角对变桨系统和驱动链等效疲劳载荷的影响加大，进而合理调整变桨系统，提高变桨距的疲劳强度。
3、结语
基于本文一系列分析，确定风力发电机组长期运行的过程中容易出现机械零部件疲劳问题，给风力发电机组稳定运行带来一定负面影响。对此，应当了解风力发电机组的实际情况，选用名义应力方法或局部应力应变法等方法来进行机械零部件抗疲劳设计，提高机械零部件的疲劳强度，以保证风力发电机组长期安全运行。