Due to the recent development of eco-friendly energy industry, the eyes of the world are focusing on the wind turbines. The advancement of a wind turbine technology has been made in accordance with the trend over the century. However, research on a fatigue life of a pitch system which greatly affects the power generation efficiency of a wind turbine is still insufficient. A pitch system consists of a motor, a gearbox and a pinion. A fatigue life analysis of a pinion is presented in this paper in an effort to improve the durability of pitch systems. Frequent changes of rotation are a special feature of a pitch system in operation. When an impact occurs at an inverse turn, the stress generated from the impact is the dominant factor to consider when evaluating the fatigue life of a pinion. The stress history at the gear tooth is determined through a finite element simulation. The cumulative damage fraction is calculated by means of Rainflow cycle counting, through the Goodman relationship and Miner’s rule. It is concluded that more conservative design of a pitch system is needed for the reliability of a wind turbine considering the impact.
최근 친환경 에너지산업의 발전에 따라 풍력발전기에대한 관심이 세계적으로 높아지고 있다. 이러한 추세에 따라 풍력발전 기술이 개발되고 있다. 하지만 풍력발전기의 효율에 큰 영향을 미치는 피치시스템의 피로수명에 대한 연구가 부족한 실정이다. 피치시스템은 모터, 기어박스, 피니언기어로 이루어진다. 이 논문에서는 피치시스템의 내구성 향상을 위해 피니언기어의 피로수명 평가를 수행하였다. 피치시스템은 운행 중에 회전방향 변화가 자주 일어나는 특징을 갖는다. 반대방향으로 회전할 때 충돌이 일어나고, 이 충돌로 발생하는 응력은 피니언기어의 피로수명을 평가할 때 고려해야 할 주요한 요소이다. 유한요소 시뮬레이션을 통해 기어 뿌리부에서의 응력 이력을 획득하였다. 레인플로우 사이클 카운팅, 굿맨관계식, 마이너의 법칙을 이용하여 피로누적손상을 계산하였다. 피치시스템의 신뢰성을 위해, 충돌을 고려할 경우 기존의 기어설계 방식보다 좀 더 보수적인 설계가 필요하다는 결론을 얻었다.
