风电齿轮箱断齿问题分析
风电机组齿轮箱常见故障及防护措施
第30卷 第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10风电机组齿轮箱常见故障及防护措施郭阿童（国电电力湖南新能源开发有限公司，长沙 410000）摘 要：齿轮箱是风电机组中的重要部件，由于风电场环境影响，加上运行维护不当，导致齿轮箱故障发生率比较高，影响机组的安全运行。
为了降低齿轮箱故障发生率，在总结几种常见故障的基础上，提出相应的防护措施。
通过加强对齿轮箱的日常运行维护，应用监测技术监控齿轮箱重要设备部件的运行状态，并建立齿轮箱管理档案，实现对齿轮箱运行的全过程管理，能大大降低其故障发生率。
因此，风电机组齿轮箱运行维护要遵循预防为主、防治结合的原则，科学制定防护措施，提高运行管理水平，降低故障发生率及维护成本，提高风电场经济效益。
关键词：风电机组；齿轮箱；常见故障中图分类号：TM614 文献标志码：AWind Turbine Gearbox Common Faults and Protection MeasuresGuo A tong（Hunan New Energy Development Co., Ltd., Changsha, 410000,China ）Abstract：Gearbox is an important component of wind turbine. Due to the influence of wind farm environment and improperoperation and maintenance, the gearbox fault rate is high, affecting the safe operation of the unit. In order to reduce the occurrence rate of gearbox fault, on the basis of summing up several common faults, the corresponding protective measures are put forward. Through strengthening the daily operation and maintenance of the gearbox, monitoring technology is applied to monitor the run-ning status of the important equipment parts of the gearbox, and the management files of the gearbox are established to realize the whole process management of the gearbox operation, can greatly reduce its failure rate. Therefore, the operation and maintenance of wind turbine gearbox should follow the principle of prevention-oriented and combination of prevention and control, formulate protective measures scientifically, improve the level of operation and management, and reduce the failure rate and maintenance cost, improve the economic benefits of wind farms.Key words：wind turbine ；gear box ；common faults收稿日期：2023-06-29作者简介：郭阿童（1993-），男，湖南监利市人，本科，助理工程师，研究方向：风力发电。
风电机组齿轮箱齿轮故障分析及改进措施
风电机组齿轮箱齿轮故障分析及改进措施摘要：齿轮箱是整个风电机组传动链的核心部位之一，其内部结构十分复杂，在工作过程中，受到变速变窄的长期冲击，极易发生故障，在风电齿轮箱的实际运行和维护过程中，需要根据其具体工作情况进行定期的维护与检修。
因此，文章对风力发电机齿轮箱的常见故障进行了分析，并提出了改进措施。
关键词：风电机组；齿轮箱；齿轮故障；改进措施引言：一般情况而言，风力发电机组的设置与建设场所通常是在野外海边等偏远地区，且由于其机舱空间较小，相关设备一旦发生故障，维修就十分困难，相应的维护保养费用较高，维修周期长，这样对于整体风力发电机的正常工作会产生严重影响，造成发电效率低，经济效益减少的情况。
因此，为了减少风力发电机齿轮箱的故障发生率，对其进行运行维护时，需要重点考虑的方面。
一、齿轮损坏对于齿轮箱而言，其故障主要包括齿轮损伤，轴断裂，轴承损坏，齿轮箱工作振动过大或出现异响，连接螺栓损伤，润滑系统故障等。
对于要接受变载荷冲击的齿轮而言，其齿轮部位损伤是十分常见的，包括了断齿、点蚀、齿面胶合、齿面磨损等问题。
一般来说，断齿的发生都是由于齿轮承受的载荷超过了其额定载荷造成的，主要原因包括：电路故障、突发的强风，也可能是由风电系统故障引起的紧急制动造成。
在整个齿轮设计的过程中，需要根据其运行环境的特点，对整体齿轮需要满足的最大载荷进行合理的规范与设计，同时应尽可能避免紧急刹车，减少对齿轮箱的冲击，同时要避免相关设备超负荷运行，防止疲劳的发生和断齿的出现。
在齿轮的各类损坏形式中，齿面损坏是最易发生的问题，可以从开始发生的点蚀逐步扩大，剥落或整体出现磨损，齿面损坏对于齿轮正常工作而言会产生很大影响，引起齿面损坏的原因也十分多样。
目前使用的齿轮由于当前加工技术有限、材料限制、成本等众多问题的综合影响，其本身可能会存在一定的问题，这样就会使齿轮容易发生点蚀与磨损。
在齿轮工作过程中会产生较大的局部应力，也是齿面发生故障的原因之一。
齿轮箱故障分析和维护使用
风电齿轮箱的故障分析和维护风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、发电机、塔架等组成。
其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。
因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。
同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。
随着风电行业的发展，更多更大功率的机组投入商业化运营，因而其维修费用更高。
虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的Renk公司，Fland公司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。
因此，采用先进技术，分析其失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。
一、风电齿轮箱故障分析（一）、齿轮传动的故障原因分析齿轮传动是机械设备中设备中最为常用的传动方式之一。
风电齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。
据有关资料统计，齿轮箱发生故障有40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的，即是由制造单位设计制造引起的；另有43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有17％的原因是由于相邻条件（如电机、联轴节等）的故障或缺陷引起的。
当然，风电齿轮箱故障原因是否有这比例关系，还要经过统计得出。
由此可见，为了确保风电齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量，另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。
(二).齿轮箱中主要故障及其原因分析据统计,齿轮箱中其次是轴承，占20％；再者是轴，占10％。
最后是箱体和紧固件。
由此可见，在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大。
说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。
小波神经网络对风力发电机齿轮箱的故障诊断
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（ 兰州 交通 大 学 自动化 与 电气 工程 学院 甘 肃 兰州 ，
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摘
要 ：为研 究风 力发 电机 组齿 轮箱 的故 障 特性 ， 高 其 工作 的可 靠 性 ， 出采 用 小 波 神经 网络 对齿 轮箱 的故 障 进 行诊 断 的方 案 。 提 提
该方 案 采用小 波包 分析 与径 向基 函数 （ Ｂ ） 经 网络相 结合 组成 小 波神 经 网 络 ， Ｒ Ｆ神 以准 确 地 识别 风 力 发 电机 组 中 齿轮 箱 常 见 的故 障 。
诊 断结果 证 明 了方案 的可行 性 。该方 案在 风力 发 电机组 齿轮 箱故 障诊 断领 域具 有 良好 的实用 前景 。
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递给 发电机 。风力 发 电机通常利用齿轮箱把 风轮的低
转速 提高到发电机发 电的转速 ， 即从 ２ ５ ｍ ｎ提 ０～ ０ｒ ｉ ／ 高到 １００～ ０ ｍｎ ０ １ ０ｒ ｉ。 ５ ／
甘 肃 省教 育厅 科研 基金 资助 项 目（ 号 ：８４０ ） 编 ０ ０ －１ 。
修 改 稿收 到 日期 ：０ １ ０ ０ 。 ２ １ — ５— ３
关键 词 ：风 力发 电 齿 轮箱 故 障诊 断 小波 包分 析 神经 网络 径 向基 函数 （ Ｂ ） Ｒ Ｆ 中图分 类号 ：Ｔ １３ Ｐ ８ 文献标 志 码 ：Ａ
基于Adams的风力发电机齿轮故障分析
（ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
进 行分析 ， 研 究结 果 可以为行 星齿轮 箱 的齿轮 故 障诊 断和监测提 供 理论依 据 ．
关 键词 ： 行 星齿 轮 ； 故 障诊 断 ；多体动 力 学 ； Ａ ｄ ａ ｍｓ
中 图分 类号 ： Ｔ Ｋ ８ ３ 文献 标志码 ：Ｂ
Ｇｅ ａ ｒ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｗｉ ｎｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａｄ ａ ｍｓ
旋 转 副
中速 大 齿轮 中速 小齿 轮
地 面
高速 大齿 轮
模、 离散 柔性 的六 自由度 刚性 多体 模 型 以及 完 全 柔 性 多体模 型 ． 柔性 多 体模 型最 为 适 合 风 机齿 轮 箱 的 建模 ， 但 考虑 到有关 完 全柔性 齿 轮箱 的文献 有 限 ， 精
确地 进行 柔性 齿轮 箱建模 是 有很 大难 度 的 Ｊ ．
结果 可为 风力发 电机齿 轮 箱故 障诊 断和维 护 提供理 论依 据．
箱故 障 、 发 电机 故 障和塔 架故 障等 ． 在风 力发 电机 的 各 种故 障 中 ， 齿 轮 传 动 系 统 的故 障 占 １ ２ ％ 以上 ， 齿 轮 箱 的失效 是导致 风 力发 电机故 障和 维修 的主要 原 因， 一 般 其 损 失 要 占风 电 设 备 总 价 的 １ ５ ％ ～
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解
一、风力发电机组齿轮箱简单介绍 二、常见一般故障的处理 三、常见齿轮箱大修故障分析 四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
一、风力发电机组齿轮箱简单介绍
（一）、风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其 主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使 其得到相应的转速。使齿轮箱的增速来达到发电机发电的要求。 （二）、认识齿轮箱从铭牌开始
2、由温控阀控制大小循环。 从图中可以看出它有此齿轮箱只有 一个双速电机控制齿轮油冷却循环系统 ，在Vestas600kW Hansen与Valmet的 齿轮箱上在三轴轴端装配了一个与三轴 同步的齿轮油泵，当风力机启动并网后 齿轮油泵达到额定转速开始工作。在温 控阀的作用下齿轮油循环，当油温达到 45度时温控阀慢慢开启，冷却电机在低 带状态下运行，此时大小循环同时存在 。当油温达到55度时，大循环开启，冷 却电机在高速下运行。此时齿轮油的压 力在压力阀的控制下运行在 0.5bar(+_0.2bar)的范围内，保证有一 定的压力向齿轮啮合面与轴承喷射齿轮 油。当温度下降时，冷却电机先向低速 降速，同时温控阀也在向小循环过渡。 当风力机停机后齿轮油循环停止。这样 的系统非常智能化，比较节能。
每一台齿轮箱都会有一 个铭牌，铭牌就是它的 身份。 从右下图可以看出它的生 产厂家、生产地、传动比、 出厂序列号、型号、功率、 输入输出转速、齿轮油粘 度指标、齿轮油质量、齿 轮箱重量 右上图是齿轮箱选用的油 类型，加油量、加油时间
（三）、几种常见的风力机齿轮箱内部结构
一级行星两级平行轴斜齿，齿轮 箱分两个部分，行星齿箱部分与 斜齿箱部分。箱体特点：体积小 ，传递功率大，运行平稳，加工 困难。这样的齿轮箱有 Vestas600kW Hansen箱体， NegMicon750kW Flender箱体。
风电机组齿轮箱高速轴断齿原因分析
风电机组齿轮箱高速轴断齿原因分析摘要：在碳达峰、碳中和的等国家新政策的推动下，国内风力发电装机容量持续增长。
同时，随着风力涡轮机运行时间的增加，离心风机设备的故障率不断上升，离心风机的运行和维护问题日益突出。
风机齿轮箱是连接离心风机主轴轴承和发电机的关键旋转部件。
其主要功能是将叶轮在风速作用下形成的驱动力传递给发电机组，使其获得相对速比。
由于风机齿轮箱工作环境恶劣，负载相对复杂。
因此，减速器中的关键部件，如传动齿轮、滚动轴承、旋转轴等存在许多无效问题。
其中，断齿是减速器最严重的无效方式，这将立即导致离心风机停机，从而危及生产率，并继续造成非计划的更换和维护成本。
关键词：风电机组；齿轮箱；高速轴断齿；原因；措施1机组故障概况某风电机组齿轮箱高速轴在运行16000h时发现齿轮箱异常，停机解体后发现高速轴的齿面断裂。
高速轴材料为DIN17210—1986中的17CrNiMo6，符合标准，该材料经过渗碳淬火热处理，有效硬化层深度要求不小于1.47mm。
机组为1500kW、三叶片、水平轴、上风向、变速变桨恒频的双馈机组，齿轮箱为一级行星两级平行结构的齿轮箱。
2失效原因分析2.1宏观检查依据GB/T3481-1997对高速轴样品进行损伤定性，检查发现，样品20个齿面存在载荷不均现象，受力侧均存在明显磨损痕迹，其中电机侧齿面的磨损程度明显比对侧严重；样品除齿面整体磨损外，主要存在齿端折断和剥落2类损伤形貌；齿端折断位于1个齿靠近电机侧端部，发生断裂部位齿长约57mm;剥落损伤位于紧邻断齿的齿面和与断齿相邻的齿面。
高速轴样品的主要实测尺寸有：高速轴总长约1070mm,共有20个齿，齿沿轴向长约195mm,沿齿向长205mm;齿高约18mm,齿间距约26mm。
2.2材料化学成分分析从高速中间轴的断裂位置提取了部分样品，并利用EMGA-930氧氮氢联测仪以及固定式金属光谱仪分析了该样品。
在不计算热处理等情况影响的前提下。
偏航齿圈断裂分析与研究
偏航齿圈断裂分析与研究摘要：南方风电场的，风湍流强度大、风向变化频繁，为了最大捕获风能，机组需偏航追踪风向变化，但频繁启停偏航容易造成机组偏航系统故障。
本次研究深入的研究了某风电场33号风机偏航齿圈偏航大齿断齿故障，提出风电场偏航大齿断齿故障产生的原因及解决方法。
关键词：风电场；偏航；偏航大齿；断齿一、引言南方风电场风向突变降低了风电机组风能捕获效率，造成风力发电机组需要频繁的偏航，降低了偏航系统使用寿命，现有山地风电场急需进行偏航系统整体维护，提高偏航系统可靠性，提升发电能力。
二、偏航大齿断齿故障原因分析齿轮断齿分为轮齿折断、齿面疲劳、齿面胶合、齿面磨损这四类〔1〕。
这四类故障的严重程度由重至轻。
一旦发生齿轮折断问题，则发电机组不能发电，必须全面检修，将故障排查后才能投入运行。
齿轮断齿问题产生的原因一般为偏航大齿的结构产生了变化〔2〕。
风电场偏航齿圈的断齿的问题体现在五个方面：（一）33号风机偏航大齿点蚀现象由于偏航齿圈结构原因，33号风机偏航大齿暴露在塔筒内部，上方为偏航制动盘，偏航刹车是刹车片及制动盘磨损产生的细微颗粒掉落在偏航大齿润滑脂内，在齿轮啮合的过程中，细微颗粒在偏航过程中遭受挤压导致偏航大齿齿面上产生一个细小微粒状的点蚀，如果该点蚀持续扩大，则齿轮会发生裂纹变化。
（二）33号风机偏航大齿胶合现象再检查33号风机断齿情况时，明显发现风机在偏航时发生很大的异响及振动，可以断定33号风机偏航大齿与偏航小齿之间发生了胶合现象。
为了防止胶合，需采用黏度较大或抗胶合性能较好的润滑油及提高齿面硬度与降低表面粗糙度等措施。
（三）33号风机偏航大齿齿面疲劳现象齿轮疲劳的现象产生，齿轮在啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动。
这两种力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的切应力。
轮齿表面在这种切应力反复作用下，引起局部金属剥落而造成损坏。
其损坏形式有麻点疲劳剥落、浅层疲劳剥落和硬化层疲劳剥落三种。
风电机组齿轮箱故障分析报告
风电机组齿轮箱故障分析报告
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北京中能联创－夏晖
修复方案
➢ 根据故障分析结果，制定了修复方案：
对可能的故障点进行进一步检查； 更换备用齿轮箱，尽快恢复机组运行； 对损坏齿轮箱进行解体检查； 落实轴承损坏的具体原因
风电机组齿轮箱故障分析报告
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检查结果
➢ 检查点：主轴箱体
➢ 检查结果：
Gamesa机组简介
➢ 机组采用常见的“一字型” 布置形式,为保证 变桨系统的安装位置，齿轮箱输出轴在机组 的左侧，与发电机相连，主轴采用双轴承设 计。
风电机组齿轮箱故障分析报告
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故障现象
➢ 现场巡检中，在塔架下部听到机舱发出很大 的异常声音。
➢ 停机进入机舱检查发现：
转速到350RPM左右时，齿轮箱壳体与输入轴相 对前、后轴向窜动，蹿动量为3-5mm左右；
部位； ➢ 采用振动监测可初步判断故障部位；
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振动监测分析
➢ 测试仪器：便携式离线振动监测设备 ➢ 测试状态： ➢ 机组并网运行，
发电机转速：860－1200rpm左右； 发电功率：40－120kW左右；
➢ 记录数据：
传动系统的多点的振动频率、幅值与加速度； 发电机实时转速； 机组实时输出功率； 实时风速；
在行星轮外齿圈处有很大的“咕咚、咕咚”撞击 声音，声音均匀而且连续，异音和撞击同步出现。
风电机组齿轮箱故障分析报告
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故障初步分析
➢ 根据齿轮箱声音大小和撞击位置手感检查， 初步判定齿轮箱行星轮位置有故障；
➢ 齿轮箱观察孔无法观察到行星齿部分； ➢ 受齿轮箱结构限制，内窥镜也无法观察； ➢ 齿轮已出现故障，齿轮油监测无法判断故障
齿轮箱的维护与故障分析
齿轮箱维护和故障分析概述风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组成。
其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。
高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。
所以，对海阳、莱州、开发区风场齿轮箱故障现象统计如下表：液压系统和齿轮的损坏三大方面。
齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。
虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精度等原因是其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩擦，这都会产生一定的热量。
如果这些热量在它们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最后导致高温烧毁齿轮和轴承。
因此齿轮和轴承在转动过程中必须用润滑油来进行冷却。
所以润滑油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。
对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承我们都要采用强制润滑。
因为强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是监控不了的。
从安全性考虑采用强制润滑。
一、风电齿轮的损坏类型及其判断下表为齿轮轮齿的主要故障形式及其原因根据裂纹扩展的情况和断齿原因断齿包括过载折断（包括冲击折断）疲劳折断以及随机断裂等断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。
疲劳折断发生从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断其根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用，在疲劳折断处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射产生的原因有很多。
主要是材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等等因此在设计时需要考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。
过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有轴承损坏突然冲击超载轴弯曲或较、大硬物挤入啮合区等断齿断口有两种形式一种呈放射状花样的。
降低风力发电机偏航减速箱断齿故障率初探
降低风力发电机偏航减速箱断齿故障率初探随着社会的进步与经济的增长，传统的火力发电虽然能够为社会提供充足的电力能源，并满足当前电力能源的需求，但会对环境造成严重的破坏，所以近年来电力行业逐渐重视风力发电。
基于此，论文以风力发电机偏航减速箱断齿故障为主要研究内容，通过对风力发电机偏航的简单介绍，进而对偏航减速箱断齿故障以及三相异步电动机负载-电流特性与降低断齿故障率的对策展开了深入探讨。
【Abstract】Along with the social progress and economic growth，although traditional coal-fired power can provide sufficient electric energy for the society，and meet the needs of the current electric energy，but it would cause serious damage to the environment. So，in recent years，the power industry has gradually attached importance to wind power generation. Based on this，taking the gear failure of yaw reduction box of wind turbine as the main research contents，through the brief introduction of the yaw of the wind turbine，the paper further discusses the gear failure of yaw reduction box，three-phase asynchronous motor load - current characteristic，and the countermeasures to reduce the gear failure rate.标签：风力发电机；偏航减速箱；断齿故障1 引言近年来，在人们生活质量快速提升的基础上，社会各界对电力事业提出了更高的要求。
风力发电齿轮箱常见的故障
风力发电齿轮箱常见的故障风力发电齿轮箱是风力发电机组中非常重要的组成部分，其功能是将风轮的转动速度提高并传递给发电机，从而产生电能。
然而，由于长期运行和外部环境的影响，齿轮箱经常出现一些常见的故障，影响发电机组的正常运行。
本文将介绍风力发电齿轮箱常见的故障。
一、齿轮损伤齿轮损伤是风力发电齿轮箱最常见的故障之一。
齿轮工作时承受着较大的载荷和摩擦，长时间的工作会导致齿轮表面磨损，甚至出现齿面断裂、齿根断裂等故障。
齿轮损伤会导致齿轮箱噪音增大、振动加剧，并且会影响齿轮传动的精度和效率，严重时会导致齿轮箱完全失效。
二、轴承故障风力发电齿轮箱中的轴承是支撑齿轮和转子的重要部件，其工作条件较为恶劣。
长期运行和外部环境的影响会导致轴承磨损、损坏甚至断裂。
轴承故障会导致齿轮箱的振动增大、噪音变大，严重时还会造成齿轮箱的卡死，影响整个风力发电机组的正常运行。
三、油封泄漏风力发电齿轮箱中的油封起到密封和润滑的作用，保证齿轮箱内部的润滑油不泄漏，并防止外部灰尘和水分进入。
长期运行和外部环境的影响会导致油封老化、磨损，甚至出现泄漏现象。
油封泄漏会导致齿轮箱内部润滑油的减少，加速齿轮的磨损和故障，并可能引起齿轮箱的过热，严重时还会导致齿轮箱的失效。
四、润滑油污染风力发电齿轮箱中的润滑油起到润滑、冷却和减震的作用，保证齿轮和轴承的正常工作。
然而，长期运行和外部环境的影响会导致润滑油中混入金属粉末、水分和其它杂质，使润滑油变质、失去润滑性能。
润滑油污染会导致齿轮和轴承的磨损加剧，增加齿轮箱的摩擦和能量损耗，影响发电机组的效率和寿命。
五、齿轮箱过热风力发电齿轮箱在运行过程中会产生大量的摩擦热，需要通过润滑油来冷却。
然而，长期运行和外部环境的影响会导致润滑油的减少、质量下降，使齿轮箱无法有效地散热，导致齿轮箱温度升高。
齿轮箱过热会使齿轮和轴承的磨损加剧，降低齿轮传动的精度和效率，严重时甚至会引发火灾等安全事故。
风力发电齿轮箱常见的故障包括齿轮损伤、轴承故障、油封泄漏、润滑油污染和齿轮箱过热等。
风电机组齿轮箱故障分析报告
风电机组齿轮箱故障分析报告一、引言随着全球对清洁能源的需求不断增长，风力发电作为一种可再生、清洁的能源形式，得到了广泛的应用和发展。
风电机组是风力发电系统的核心设备，而齿轮箱作为风电机组的关键部件之一，其运行状态直接影响着整个风电机组的性能和可靠性。
然而，由于风电机组运行环境恶劣、工况复杂，齿轮箱容易出现各种故障，给风电场的运行和维护带来了巨大的挑战。
因此，对风电机组齿轮箱故障进行深入分析，找出故障原因，提出有效的预防和维护措施，对于提高风电机组的可靠性和经济性具有重要意义。
二、风电机组齿轮箱的结构和工作原理（一）结构风电机组齿轮箱通常由行星齿轮系、平行轴齿轮系、箱体、轴承、润滑冷却系统等组成。
行星齿轮系具有体积小、承载能力大、传动比大等优点，常用于风电机组齿轮箱的高速级；平行轴齿轮系则用于低速级，以实现最终的输出扭矩。
（二）工作原理风电机组的叶片在风力的作用下旋转，通过主轴将扭矩传递给齿轮箱。
齿轮箱通过各级齿轮的传动，将转速逐渐提高或降低，以满足发电机的转速要求，同时将扭矩传递给发电机，实现机械能到电能的转换。
三、风电机组齿轮箱常见故障类型（一）齿轮故障1、齿面磨损齿面在长期的啮合过程中，由于摩擦和润滑油中的杂质等因素，会导致齿面磨损。
轻度磨损会影响齿轮的传动精度，严重磨损则会导致齿轮失效。
2、齿面胶合在高速、重载和润滑不良的情况下，齿面接触区温度过高，导致润滑油膜破裂，两齿面金属直接接触并相互粘连，形成齿面胶合。
3、齿面点蚀齿面在反复的接触应力作用下，会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成点蚀坑。
点蚀会降低齿轮的承载能力，严重时会导致齿轮折断。
4、轮齿折断轮齿在承受过大的载荷或存在制造缺陷时，会发生折断现象，导致齿轮箱无法正常工作。
（二）轴承故障1、疲劳剥落轴承在长期的交变载荷作用下，滚道或滚动体表面会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成剥落坑。
2、磨损轴承在工作过程中，由于润滑不良、异物侵入等原因，会导致滚道和滚动体表面磨损。
风电齿轮箱的各部分失效与故障分析
风电齿轮箱的各部分失效与故障分析引言：随着可再生能源的快速发展，风能逐渐成为全球范围内的一种重要的可再生能源，而风电齿轮箱作为风力发电机组的核心部件，具有承担巨大负荷和高速旋转的特点。
然而，由于操作环境恶劣且长期运行，齿轮箱容易出现各种失效和故障。
一、齿轮失效1. 疲劳失效疲劳失效是由于重复应力作用下齿轮金属材料的疲劳断裂引起的。
这种失效通常发生在齿轮接触区域，在长时间高速旋转和不可预测的加载条件下，会在齿根处形成疲劳裂纹，最终导致齿轮断裂。
2. 磨损失效磨损是齿轮箱常见的一种失效形式，主要分为表面磨损和微观磨损。
表面磨损通常由于载荷过大、润滑不良或者颗粒污染引起，而微观磨损则是由于齿面摩擦和接触疲劳引起的。
3. 腐蚀失效腐蚀是由于介质中存在酸、碱或者其他化学物质，导致齿轮表面与润滑油发生化学反应而损坏的失效形式。
腐蚀会破坏齿轮的表面硬度，导致齿轮表面变薄，减小载荷传输能力，并可能引发其他类型的失效。
二、轴承失效1. 疲劳失效轴承疲劳失效是由于反复的加载引起轴承材料的裂纹形成和扩展。
这种失效通常在负荷高、转速快的情况下发生，长期运行会导致轴承表面的疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轴承失效。
2. 磨损失效轴承磨损是由于齿轮箱工作时产生的颗粒污染、不良润滑或由于杂质引起的磨损。
磨损会导致轴承零件间的摩擦增加，从而引发轴承的过早失效。
3. 温度失效高温会导致轴承材料的变形和热膨胀，进而损坏轴承的内部结构。
过高温度使轴承的润滑脂失效，从而导致轴承的寿命缩短。
三、油封失效油封是齿轮箱中非常关键的部件，主要用于防止润滑油泄漏以及防止灰尘和污染物进入齿轮箱。
油封失效通常由封口材料老化、密封面损坏或过度磨损引起。
失效的油封会导致润滑油泄漏和外界污染物进入齿轮箱，进而引发齿轮、轴承等更严重的故障。
四、齿轮箱振动失效振动是齿轮箱失效的重要标志，它可以预示齿轮、轴承和其它部件的故障。
齿轮箱振动失效可能由于不平衡、松动、轴承故障、齿轮磨损等原因引起。
风电机组齿轮箱故障分析及改进措施
风电机组齿轮箱故障分析及改进措施【摘要】我国风电企业正努力实现风力发电技术装备国产化, 推动我国风力发电技术大规模商业化发展。
齿轮箱作为风电机组的核心部件, 对机组质量起到至关重要的作用, 及早地发现齿轮箱的早期故障以及尽快找到齿轮箱故障原因, 采取相应的措施, 对避免发生重大人身、设备伤亡事故有着十分重要的意义。
【关键词】风电机组齿轮箱故障改进措施风电机组一般安装在荒郊野外、山口、海边等偏远地区，增速箱、发电机等部件又安装于距地面几十米高度的狭小的机舱内，因为机舱空间有限、环境恶劣、交通不便，齿轮箱一旦出现故障，修复十分困难。
如果齿轮箱出现故障后不能在塔上维修须下塔处理的话，维修费用较高，且整个维修周期较长，将严重影响风电场的经济效益。
因此减小风电齿轮箱出现故障的几率，提供风电齿轮箱易维护性，将是风电齿轮箱设计及运行维护中需重点考虑的问题。
一、风电机组齿轮箱运行现状近年来随着风电机组单机容量的不断增大,以及风电机组的投运时间的逐渐累积, 由齿轮箱故障引起的机组停运事件时有发生。
风机停止工作, 一是机器有效运行时间降低, 发电量减少; 二是风机停止发电, 会加大风力发电的波动性, 增加并网难度; 还有就是厂商要派遣专业维修人员进行维修, 如果故障严重, 还要动用大型起吊工具, 这会给厂商造成巨大的经济损失。
因此, 对齿轮箱故障进行正确的早期预警, 以及发生故障后能够迅速查找到故障源, 进行正确的故障处理, 尽快恢复机组运行是非常有必要的。
二、电机组齿轮箱特征频率的计算风力发电机组齿轮箱有三种类型：低速直接驱动采用无增速齿轮箱；混台驱动采用一级齿轮传动；高速驱动有多缓齿轮箱。
由于兆瓦级风力发电机叶片的直径较千瓦级的更大，转速更低，要求齿轮箱的增速比更高，所阻兆瓦级风力发电机齿轮箱大多采用多级齿轮结构，其典型结构简单如下图所示，第一级是结构紧凑且坚固的高转矩行星齿轮，第二和第三级为平行轴圆柱齿轮。
由于结构、运行特性的不同，各零部件有不同的特征频率，比如固有频率。
风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断分析
风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断分析摘要：近些年来，我国风力发电范围不断增加，但是风电机组齿轮箱仍然存在一定的故障，影响了风电机组的正常运转。
为了有效降低风电机组的故障率，必须要做好风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断。
关键词：风力发电机；轴承；震动；故障诊断1 风力发电机组齿轮箱结构1.1 风力发电机组齿轮箱结构轴承、传动部件、箱体以及润滑系统是齿轮箱的主要结构组成。
对于传动部件而言，其中同样有较多组成部件：输入轴、中间轴、输出轴、内齿圈、行星轮、行星架等。
齿轮箱会根据不同的使用需求采用不同的动力传动方式，主要有三类，分别为行星齿轮传动、定轴齿轮传动以及二者结合的组合传动。
齿圈轴通过箱体的支撑可以为输出轴提供叶轮的转动力，所以箱体必须要有较高的强度才可以承受住来自设备内外的载荷。
1.2 风力发电机齿轮箱工作机理在外界风的作用下，叶轮就会转动，进而会逐级带动轮毂、输入轴以及行星架进行转动。
同时，行星会同内齿圈和太阳轮啮合，当叶轮转动时，行星就能够既完成公转，又实现自转，第一轮增速也就得以实现。
同时，太阳轮会带动同轴大齿轮和中间轴上的小齿轮啮合转动，第二级增速也就得以完成。
进而，第三级增速可以通过中间轴和输出轴的齿轮啮合转动。
在这种情况下，传动比可以达到100，实现发电机发电。
2 风力发电机组传动系统典型故障诊断2.1 风力发电机组传动系统结构诊断在风力发电机组的工作过程中，不仅需要发电机的正常运行，同时也离不开机械传动系统的支持。
但是在发电机组运转的过程中，会一直存在一定的振动，这就会给轴承、发电机以及齿轮箱带来一些故障，出现磨损、点蚀的问题，如果工作环境温度较高，齿轮寿命也会相对减少。
联轴器、轴承、齿轮箱在为发电机组提供动力的过程中，会被荷载冲击，长期以来传动系统也就会出现不同类型的故障。
风力发电机组的工作原理就是将风产生的机械能转化为电能，也就是说风能会通过传动系统转化为机械能，进而通过发电机将机械能转化为电能。
风电齿轮箱的故障分析、维护与保养
风电齿轮箱的故障分析、维护与保养九类常见的故障第一、我们可以看到是齿轮的损伤第二、轴承损伤第三、钢体的开裂第四、锈蚀第五、渗漏油第六、螺栓断裂第七、机械泵损坏第八、异响和振动第九、油温和油压的异常在齿轮损伤方面主要分为四类损伤第一、微点蚀第二、胶合，胶合也是相对比较严重的齿轮故障第三、静止压痕第四、短齿，在齿轮损伤里面非常严重微点蚀的特点主要在齿轮表面有一些微暗状的点状物，实际上是非常微笑的凹痕，它的形成原因最主要是跟齿轮表面的粗糙度以及油墨的厚度有关系，它产生的原因，比如频率的载荷，速度变化，齿面的粗糙度，油液清洁度，齿面硬度。
需要采取的措施，第一、必须保持润滑油的冷却、清洁度和含水量。
第二、监测润滑油的质量以及颗粒度，以及监测齿轮箱的振动和载荷变化，我们齿面上出现微点蚀以后可以通过齿面的重新磨齿把它修复的。
胶合的特点就是在齿轮表面，我们可以看到有一些细条文状的痕迹，与轮齿的滑动方向是一致的，它的位置也是发生在齿面。
胶合产生的原因主要是因为齿面间的高速重载，导致齿面的文化快速上升，以及润滑失效，还有较差的齿面的润滑状况，还有齿面的硬度不够，都会产生胶合。
它的预防措施和微点蚀也是基本相似的，一个是保持润滑油的质量，就是它的冷却，清洁度，含水量，性外确保它在啮合初期的润滑，第三个就是监测齿轮箱的振动和载荷变化。
第四个就是如果说胶合不是很严重的情况下，硬度层允许是可以通过磨齿，但是如果胶合很严重，这个是没有办法，就是它的胶合程度如果必须深，这个是需要更换的，就是磨齿也没有办法。
静止压痕，它的特点就是在齿面形成细状的痕迹，这个痕迹是一种接触腐蚀，严重时候压痕周围还有一些点蚀。
还有的特点就是你看到条文状况不是很明显，静止压痕也是风机运维里面经常出现的状况，最常出现的状况就是长时间停机以后，很多的风机如果某一个部件损伤了以后，需要更换，长时间停机，在齿轮的部位，两个齿之间会经常产生啮合。
它的预防措施就是在长时间停机的状况下必须在一定的时间之内要对风力发电机进行空转，保证充分的润滑，转换它的接触面。
风力发电机常见故障及其分析
风力发电机常见故障及其分析茂名职业技术学院毕业设计题目：风力发电组轴承的常见失效形式及故障分析系别：机电信息系专业：机械制造与自动化班别：13机械一班姓名：何进生指导老师：张浩川日期：2015年7月1日至2016年5月1日内容摘要随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。
风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。
风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。
随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。
本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。
通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。
关键词风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障诊断Common Faults And Their AnalysisOf The Wind TurbineAbstractWith the global economic development and population growth, humanity is facing with the pressure from two sides of the energy use and environmental protection, the energy problem and environmental pollution has become an increasingly prominent issue. Wind power as a abundant reserves of natural resources, because of its convenient use, renewable, low cost, no pollution, has been more widely used and rapid development in the world. Wind power has been taken as one of the priority development energy sources in the world．The increase of wind power capacity and complicated system structure will not only cause power outage，but also raise serious accidents when the set is at fault．In the beginning, the dissertation introduces the practical significance of project and the common failure mode of wind turbines, then researches and describes the failure of gearbox in detail, including the cause of failure, how to identify and how to improve the design. Based on the analysis of common failures, not only provide assistancefor fault diagnosis to the technical maintenance of wind power plants, but also provide a theoretical basis to the wind power equipment manufacturing and installation departments.Key WordsWind Turbines; Failure Mode; Gear Box; Fault Diagnosis目录第一章绪论 01.1 风力发电的背景 01.2 风力发电机故障诊断的意义 (1)第二章风力发电机常见故障模式及机理分析 (4)2.1 风力发电机结构 (4)2.2 常见故障模式及机理分析 (6)2.2.1 叶片故障及机理 (6)2.2.2 变流器故障及机理 (7)2.2.3 发电机故障及机理 (9)2.2.4 变桨轴承故障及机理 (12)2.2.5 偏航系统故障及机理 (15)2.3 本章小结 (20)第三章风力发电机齿轮箱故障诊断 (21)3.1 风力发电机齿轮箱常见故障模式及机理分析 (21)3.2 齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略 (27)3.3 针对齿轮箱不同故障的改进措施 (31)第四章结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)风力发电机常见故障及其分析第一章绪论1.1 风力发电的背景随着全球人口数量的上升和经济规模的不断增长，世界范围内对能源需求持续增加，化石能源、生物能源等常规能源使用带来的环境问题日益突出。
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风电齿轮箱断齿问题分析一、引言近年来中国的风电产业蓬勃发展，2011年全国新增装机容量达18ＧＷ，居世界第一。
以华锐风电科技（集团）股份有限公司、金风科技股份有限公司、国电联合动力技术有限公司为代表的一批本土风电装备及关键零部件制造企业正在迅速崛起，推动我国发展成为世界上最大的风电装备制造基地。
但我国自主风电装备制造仍然面临着一些深层次的问题，值得深思，且直接体现在以下两方面：一是中国区域气候特点明显，北方具有沙尘、低温、冰雪等恶劣工况，东南沿海具有台风、盐雾等恶劣工况，这与欧洲的标准风况（ＩＥＣ６１４００－１）差异明显，使得在引进技术基础上制造的风电装备的可靠性不足，故障率较高。
我国北方的大型陆上风场普遍存在的长时间干燥扬尘的低温气候，对风电机组正常运行的影响非常大，会导致叶片表面损伤乃至脆断，而且液压系统密封不良、污染、液压油黏度增大等会产生工作不良及安全问题，齿轮箱密封润滑系统功能退化、低温停机较长时间后变速箱内油温低、黏稠等都会降低系统寿命，而西欧的海洋性暖温带气候则要温和得多，对风电设备的性能影响也小。
二是当前国内的风机开发与欧美发达国家还存在着明显代差。
欧美风电装备制造企业已经跨域了5—6ＭＷ的水平，正在大力推进10ＭＷ级风电装备的研制工作，而国产主流机型还处于1.5—3ＭＷ的级别。
更重要的是我国风电制造企业在核心技术上基本处于引进吸收和模仿阶段，尚未具备系统性的装备自主研发能力，引进的是产品线及部分生产技术，但是没有形成系统的设计开发能力和生产技术开发能力。
这也是我国在风电装备开发、生产和应用上与国际先进水平差距显著的重要原因。
分析近年来我国风电装备产业的发展历程，多数风电装备制造企业的技术能力与实际的设备可靠运行要求之间还存在着显著的差距。
从风电装备服役运行中的主要技术问题做起，探究相关的设计制造科学理论与先进技术方法，提升自主设计能力及制造技术能力，已成为我国风电装备制造产业健康发展的重大课题。
因此，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020）》和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（2010）中都明确提出了“重点研究开发大型风力发电设备”、“提高风电技术装备水平，有序推进风电规模化发展”等要求。
总体上说，因主传动链机械故障导致停机的时间占据了风机故障停机时间的40%—60%甚至更多，是影响系统性能和可靠服役的关键问题（国产风电齿轮箱的问题更显著一些）。
导致这些机械故障产生的主要外在因素可以归纳为极端气候条件、长期交变载荷作用、恶劣工作环境与复杂载荷的综合作用等，而主要的内在原因则可以追溯到传动系统的结构及装配质量技术等问题。
目前新一代风机随着单机容量的增大，部件的尺寸、质量、系统复杂程度都在增加，同时包括海上风机在内的装备发展对系统可靠性的要求在进一步提高，因此对传动系统的相关问题如果不给予更大重视，必然会增加系统的故障率，降低服役可靠性。
二、断齿问题分析1.齿轮损伤齿轮损伤主要包括轮齿折断（断齿）、齿面疲劳（点蚀）、齿面胶合、齿面磨损等。
对齿轮箱中齿轮出现的故障，国内外的观察结果或报告都较为一致，即发生最多的仍为齿面的损坏，从应用初期的微点蚀，到逐步扩展的大面积点蚀、剥落或磨损。
断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。
突发性的阵风或者电网故障导致的突发载荷、发生故障时的紧急制动等，都会产生较大载荷，有时甚至超过额定载荷数倍，引起齿轮的过载折断；另外轴承损坏、轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等也会引起轮齿的冲击折断；齿轮材料缺陷，点蚀、剥落或其他应力集中造成的局部应力过大，或较大的硬质异物落入啮合区均会引起齿轮的断裂。
在风电齿轮箱内部行星级、低速中间级、高速级都曾出现的情况中，齿轮断齿的情况最为严重，一旦出现断齿的情况，大部分齿轮箱需要下塔进行维修。
2.断齿是主要包括疲劳断齿和过载断齿两种形式,其中大多数为疲劳断齿。
发生断齿时齿轮箱箱体振动信号的主要特征为:1)频域:以齿轮所在轴转频及其高阶谐波成分为主。
2)时域:振动均方根值大幅度的增加。
3.齿轮损伤分析：A.齿面磨损(l)磨粒摩擦导致的磨损在齿轮啮合过程中,若润滑不良或齿面上存在微小颗粒,齿面均将发生剧烈的磨损,这种磨损被称为磨粒磨损。
当齿轮齿面受到磨粒磨损时,齿面颜色变暗,沿滑道方向会出现细而均匀的磨痕。
磨粒磨损剧烈时,会使齿形发生变化,齿厚变薄,严重时还会导致断齿。
(2)腐蚀作用导致的磨损腐蚀磨损是在化学腐蚀和机械磨损共同作用下,产生一系列的小坑,并在啮合齿面上沿滑动速度方向出现均匀而细小的磨痕。
其中以化学腐蚀为主,磨损产物主要成分为FeZO3。
化学腐蚀磨损产生的原因是由于润滑剂中存在污染物或杂质,与轮齿发生化学或电化学反应,腐蚀部分在啮合摩擦和润滑剂冲刷的共同作用下脱落。
(3)冲击作用导致的磨损齿轮轮齿端面受到冲击载荷作用将会导致磨损。
齿轮表面硬度过低,则轮齿端面容易磨损或起毛刺;硬化层过浅,则易被压碎,进而暴露出心部的软组织;齿轮心部硬度过高或金相组织中碳化物含量过低,轮齿尖角处容易发生现崩裂现象。
B.齿面胶合擦伤胶合现象是啮合齿面的金属,在一定压力下直接接触发生“焊合”,继续相对运动作用导致齿面金属撕落,或从一个齿面向另一个齿面转移而引起的损伤现象,是一种非常严重的磨损形态。
接触面局部发生粘合,接触面上的小颗粒在相对运动下从粘合处分离出来,该过程反复进行多次后,齿面即发生破坏。
胶合损伤一般发生在重载或高速的齿轮传动中,主要是由于润滑条件不良,齿面间的油膜破裂所致。
胶合磨损在齿面沿滑动速度方向会出现条状沟纹,沟纹粗糙。
齿顶和齿根处的磨损比较严重,齿轮箱运转时,产生的噪声等级明显升高。
胶合分为冷、热两种,冷胶合产生的沟纹比较清晰,热胶合一般会伴有变色现象,这是由于高温烧伤所致。
冷胶合一般发生在重载低速传动的情况下。
其产生原因是由于局部压力过高,造成轮齿表面油膜破裂,啮合的轮齿金属表面直接接触,在受压力产生塑性变形的同时,由于分子相互的扩散和局部再结晶等原因,接触点发生粘合,继续相互运动时,粘合点被撕开,进而形成了冷胶合撕伤。
与冷胶合不同,热胶合通常发生在重载高速或中速传动中。
这种现象产生是由于齿面接触点局部温度的升高导致油膜及其他表面膜破裂,致使表层金属熔合后发生二次撕裂。
值得注意的是,新齿轮在未经磨合前,也常常会在某一局部产生胶合现象,使齿轮产生胶合磨损。
C.齿面接触疲劳(l)点坑疲劳剥落点坑疲劳剥落是指齿轮在接触应力作用下,工作表面出现痘斑、片状的疲劳损伤点坑,根据出现的时期以及危害性,主要分初始点坑和破坏性点坑两类。
初始点坑是由于存在微小的加工误差、表面不光滑等齿轮加工误差所致。
齿轮在正常工作载荷作用下,产生超出材料疲劳极限的应力,经过一段循环次数就产生了疲劳剥落,并形成一系列深度小于0,Illun、直径小于1~的细小点坑。
破坏性点坑多出现在接触应力较大、循环次数较多的情况下,初始点坑产生的次生裂纹进一步发展成剥落面积较大、较深的剥落坑,深度一般小于0.4~。
(2)浅层疲劳剥落浅层疲劳剥落是由点坑疲劳剥落进一步发展而成的,呈鳞片状,坑深大约为0.4nun,但是没有超出硬化层深度范围。
在齿轮表面粗糙度低、相对摩擦力小时均会导致这种剥落现象。
(3)硬化层疲劳剥落齿轮浅层疲劳剥落进步一恶化,点坑深度超过硬化层过渡区同时伴有大块状剥落的现象被称为硬化层疲劳剥落。
D.弯曲疲劳与断齿弯曲应力呈周期性变化,当这部分应力过高时,齿轮根部会产生具有扩展性的裂纹,当轮齿无法承担弯曲应力时,就会发生断齿。
齿轮工作过程中,严重的冲击、过分偏载以及材质不均都有可能引起断齿。
常见的断齿形式有三种:齿轮轮齿沿齿根整体断裂、局部断裂和轮齿出现裂纹。
在断齿部位能够明显看到分为三个区域:裂纹源区、裂纹扩展区和最终瞬间断裂区。
E.轴不对中、弯曲和不平衡多对轴通过联轴器连接在一起,就形成了我们常说的轴系,如果设计不合理,制造工艺出现偏差,安装或者使用过程中操作不当,就可能会产生不对中现象。
不对中现象会对齿轮箱的运行状态产生较大的影响。
当轴受到超过疲劳极限的瞬时冲击载荷作用,或者长期工作在存在较大偏载的工况下,在使用过程中轴受到过大的瞬时冲击载荷的作用,或长期在较大的偏载工况下工作时,转轴会发生弯曲。
不平衡也是轴系常出现的一种失效形式,齿轮箱中的轴不平衡的原因如下:(1)制造原因导致新轴本身就不平衡:制造过程中工艺流程不合理,加工存在存在较大误差等均会导致此现象的发生。
(2)冲击载荷作用:工作过程中,轴受到很大的瞬时冲击载荷作用,产生弯曲或永久变形。
(3)疲劳作用:齿轮箱长期工作在较大的偏载工况下时,往往会由于疲劳作用而产生永久变形。
轴的失效在大多数情况下会表现为齿轮的失效,这是因为齿轮和轴承均是安装在轴上,由于力的传递作用,导致齿轮的啮合状况也会发生变化。
三、国内外现状1.国内外在风电齿轮传动系统设计制造技术领域的差距自２０世纪９０年代开始，在引进吸收的基础上，我国风电装备制造业迅速崛起，目前已经发展成为世界上最大的风电装备制造基地。
与先进国家相比，我国在自主的风电装备特别是核心零部件的研制技术方面有较大的差距，主要表现在以下几方面：1)欧美风电装备制造强国已经针对本土风场环境建立了比较完善的技术标准（如ＩＥＣ、ＧＬ等），并以此为基础形成了适合其特点的载荷分析、结构设计及制造技术体系。
我国风场环境较欧美国家恶劣，目前却仍然没有建立起具有本国特点的风场环境载荷谱；在风电装备的系统动力学建模、载荷分析与计算等方面的研究与国际先进水平差距相对较大；本土企业大多直接购买国外的软件（如ＧＨ等）进行装备设计或者购买图纸甚至于借助逆向工程。
这是目前我国本土风电装备开发能力显著落后于国际先进水平的直接原因之一。
2)在风电装备关键零部件的失效机理和全寿命安全评定方面，目前国际风电装备普遍设计的稳定运行周期至少为２０年，欧美国家目前正在开发能支撑装备２５～４０年服役周期的关键技术。
借助于欧美国家在材料的机械物理性能研究上的优势及其长期工作积累，欧美国家在风电装备关键零部件的失效问题上做了大量的工作，从宏微观层面深入研究了零部件失效的规律，形成了较为实用的可靠性分析方法，并建立了大型的设备—材料可靠性数据库等。
比较而言，国内风电装备通常在运转５年之内就会出现关键故障。
这主要是因为我国在风电装备基础设计制造科学方面与国际先进水平存在着明显的差距，本土风电装备制造企业虽然发展迅速但自主研发能力不足，研究积累更为欠缺。
3)在满足复杂环境下安全服役需求的大型风电装备制造技术方面，根据欧洲风能协会（ＥＷＥＡ）２０１１大会披露的未来１０年风电装备发展路线图，欧美国家已经制定了在５年内开发测试１０～１５ＭＷ的风电装备，未来１０年将开发测试２０ＭＷ的超大型风电装备，这涉及了包括多尺度结构热冷加工和处理在内的关键零部件成形控性理论及其制造工艺方法等多方面的工作。