风电齿轮箱
风电齿轮箱(增速机)基础知识简介
（二）效率
齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在 试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮 啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、 风阻损失、其他机件阻尼等。齿轮箱的效 率在不同的工况下是不一致的。风力发电 齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率 应大于97%，是指在标准条件下应达到的 指标。
（三）噪声级
员工培训资料
风电增速机基础知识简介
XXX有限公司
一、概述
风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械 部件，其主要功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。通 常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求 的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实 现，故也将齿轮箱称之为增速箱。不同形式的风 力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式 以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电 机组用固定平行轴和行星齿轮传动最为常见。
二、齿轮箱的分类
风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照 传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增 速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱；按 照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱； 按照转动的布置形式又可分为展开式、分 流式和同轴式以及混合式等等。
三、设计要求
设计必须保证在满足可靠性和预期寿 命的前提下，使结构简化并且重量最轻。 通常采用CAD优化设计，排定最佳传动方 案，选用合理的设计参数，选择稳定可靠 的构件和具有良好力学特性以及在环境极 端温差下仍然保持稳定的材料，等等。
设计要求
• • • • 设计载荷 效率 噪声级 可靠性
（一）设计载荷
• 齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承 受动、静载荷。 • 其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动 轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的 外部工作条件。 • 风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。 载荷谱可通过实测得到，也可以按照JB/T10300 标准计算确定。当按照实测载荷谱计算时，齿轮 箱使用系数KA=1。当无法得到载荷谱时，对于三 叶片风力发电机组取KA=1.3。
风电齿轮箱介绍
7
风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
③、剥落：点蚀扩展
8
风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
④、胶合：局部温升、重载，润滑不够
②、油压低
19
风电齿轮箱介绍
谢谢！
20
4
风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
①、断裂：热处理不到位，偏载、过载、严重冲击 ②、点蚀：表面裂纹扩张、磨粒、剥落 ③、磨损：金属微粒、灰尘、润滑 ④、胶合：局部升温及重载、润滑不足
5
风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
①、断裂： 热处理不到位，偏载、过载、严重冲击
6
风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
④、规范取油样的重要性
15
风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、运维
⑤、齿面、轴承磨损分级：
16
风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、故障消缺
①、误报油位低（老式南高齿、重齿）
17Байду номын сангаас
风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、故障消缺
②、油温高/油温功率减小
18
风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、故障消缺
①、螺栓及弹性支撑 清理） ②、空气过滤器 ③、润滑冷却系统（彻底
④、取油样（必须按要求）
⑤、齿面、轴承检查
12
风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、运维
②、空滤（堵头或胶条是否取下）
13
风电齿轮箱结构原理及维护知识
一、齿轮箱基本认识
3、风电齿轮箱的轴承
轴承分类： 按载荷方向：向心轴承、推力轴承 按滚动体形态：球轴承 滚子轴承：圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针
一、齿轮箱基本认识 3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型 满圆柱滚子轴承； 圆柱滚子轴承； 调心滚子轴承； 圆锥滚子轴承； 四点接触球轴承；
一、齿轮箱基本认识
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 3）单级行星（半直驱） 目前我公司有的型号： FLD1500F
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
4）两级行星 目前我公司有的型号： FLW3000J FLW3000C
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
5）renk 目前我公司有的型号： FLA800 FLC750 该结构常见于Renk系列， 重点在于齿圈输入，行星 轮轴通过轴承连接到箱体 上，该结构的好处就是行 星齿轮上轴承外圈与箱体 连接，改进了轴承工作环 境，增加了轴承的使用寿 命；但不足是该结构加工 精度和装配要求高
3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型 圆柱滚子轴承：
圆柱滚子与滚道为线接触轴承 。负荷能力大，主要承受径向 负荷。滚动体与套圈挡边摩擦 小，适于高速旋转。根据套圈 有无挡边，可以分有NU、NJ 、NUP、N、NF等单列轴承， 及NNU、NN等双列轴承。该 轴承是内圈、外圈可分离的结 构。内圈或外圈无挡边的圆柱 滚子轴承，其内圈和外圈可以 向轴向作相对移动，所以可以 作为自由端轴承使用。在内圈 和外圈的某一侧有双挡边，另 一侧的套圈有单个挡边的圆柱 滚子轴承，可以承受一定程度 的一个方向轴向负荷
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮失效的主要形式： 3、胶合：局部升温+重载、润滑不够、油变质
风电齿轮箱介绍
行星轮系中，两个中心轮有一个固定（目前常见的为齿圈固定）；差动轮系中，两个中心轮都 可以动。目前国内外常见的风电齿轮箱主要为行星轮系结构，但也有部分厂家选用的为差动轮 系。因此本文主要介绍的是行星轮系结构。
行星轮系相对平行轴系的优点：结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、噪音小等； 行星轮系相对平行轴系的缺点：结构复杂、加工要求高、装配要求高等。
2020/5/4
a
5
一级行星两级平行结构
该种结构主要用于2MW以及2MW以下功率的风电齿轮箱，用一组 平行级代替行星级，可靠性高，但体积与重量大
2020/5/4
2020/5/4
a
14
齿轮箱铭牌
2020/5/4
a
15
行星级
某1.5MW齿轮箱装配图
高速级
2020/5/4
中间级
a
16
风电齿轮箱结构详细描述
行星级
收缩盘
扭力臂 喷油环
行星架
行星架叶片 侧轴承
行星架透盖
2020/5/4
a
箱体 齿圈 行星轮 销轴 行星轮轴承 行星架电机侧 轴承 喷油环 太阳轮
17
中广核桥六第二风电场
2017年8月25日
风电齿轮箱简介
a
2
风力发电机结构图
双馈式风机
2020/5/4
永磁直驱式风机
a
3
风电主齿轮箱结构
齿轮箱结构：
风电机组齿轮箱介绍
风电机组齿轮箱介绍一、什么是风电机组齿轮箱？风电机组齿轮箱是风力发电设备中的关键部件之一，用于将风轮旋转的动能传递给发电机，从而产生电能。
它通常由多个齿轮组成，通过精确的传动比例来提高风轮转速，并将其转化为适合发电机工作的转速。
二、风电机组齿轮箱的结构风电机组齿轮箱由外壳、轴、齿轮、轴承和润滑系统等组成。
2.1 外壳外壳是齿轮箱的保护壳体，具有良好的密封性能和机械强度。
其结构通常由上、下两部分组成，方便维护和齿轮更换。
2.2 轴齿轮箱中的轴承负责承受齿轮和旋转部件的载荷，并确保它们平稳运行。
轴通常由高强度合金钢制成，具有较高的刚度和耐磨性。
2.3 齿轮齿轮是风电机组齿轮箱的核心部件，它们通过齿轮传动实现能量转换和传递。
常见的齿轮有斜齿轮、圆柱齿轮和行星齿轮等。
齿轮的优质材料和精确加工能够提高传动效率和耐久性。
2.4 轴承轴承是支撑齿轮箱内齿轮和转动部件的重要组成部分。
它们能够减少摩擦和磨损，并确保齿轮箱平稳运转。
常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。
2.5 润滑系统润滑系统负责为齿轮箱提供足够的润滑油，并对齿轮和轴承进行冷却和保护。
良好的润滑系统能够降低齿轮箱的摩擦和磨损，延长使用寿命。
三、风电机组齿轮箱的工作原理风电机组齿轮箱采用齿轮传动的方式将风轮的旋转动能传递给发电机。
1.风轮旋转驱动主轴旋转；2.主轴通过第一级齿轮传动将低速大扭矩的运动转化为高速小扭矩的运动；3.高速轴通过第二级齿轮传动将高速小扭矩的运动转化为低速大扭矩的运动；4.最后，低速轴将此运动传递给发电机，发电机产生电能。
四、风电机组齿轮箱的维护与故障排除为保证风电机组齿轮箱的正常运行，需要进行定期的维护与故障排除。
4.1 维护•定期更换润滑油，并清洗润滑系统；•检查齿轮和轴承的磨损情况，及时更换或修复；•检查外壳密封性能，确保齿轮箱内部的油液不泄漏；•定期检查齿轮箱的整体结构，排查潜在故障。
4.2 故障排除•齿轮断裂：检查齿轮材料和制造工艺，确认是否需要更换更坚固的齿轮；•轴承失效：检查轴承润滑情况，并及时更换损坏的轴承；•润滑系统故障：检查润滑系统的油泵、油管和过滤器等，确保润滑油畅通无阻；•外壳磨损：定期检查外壳磨损情况，如有需要及时更换。
重齿风电齿轮箱知识
FL800A FL850 FL1000D FL1250 FL1500A FL2000D FL2000H FL2000B FL2000S FL2000T
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 该结构同一级行星二级 平行结构都是较常见风 电齿轮箱结构形式。该 结构用一组平行齿轮代 替一组行星传动，从而 降低了行星齿轮及轴承 的失效风险，增强了齿 轮箱整体的可靠性；不 足之处在于增加体积与 重量。
滚动轴承装配时，游隙不能太大，也不能太小。游隙太大，会造成同时承受载荷的滚动体 数量减少，单个滚动体的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，减少使用寿命；游隙太小， 会使摩擦力增大，产生的热量增加，加剧磨损，同样能使轴承的使用寿命减少。
一、齿轮箱基本认识
4、风电齿轮箱的润滑
1.原理图：
排气口 5#管 OUT1 单 向 阀 1 OUT3 单 向 阀 单 向 阀
0.17~0.23
0.4
0.17~0.37
0.4-0.6
0.90~1.20
1.5-1.8
1.10~1.40
1.4-1.7
0.25-0.35
0.20~0.30
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮的特性： 2、机械性能： 风力发电机组齿轮受风力负荷，此负荷变化极大，因此，齿轮采用 抗低温冲击，韧性高的渗碳淬火材料。内齿圈根据设计载荷分别采 用软齿面（调质）中硬齿面（调质+表面氮化）硬齿面（渗碳淬火）， 精度为6GB10095。其他所有齿轮均为渗碳淬火硬齿面齿轮，渗碳淬 火后磨齿，齿面硬度为60±2HRC，精度5-6 GB10095。 根据等强度原则使各级传动中的承载能力大致相等，齿轮几何尺寸计 算按照GB1356进行计算。齿轮接触疲劳强度，弯曲疲劳强度按照 GB3480渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法进行计算。
重齿风电齿轮箱知识(A版)
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 3）单级行星（半直驱） 目前我公司有的型号： FLD1500F
一、齿轮箱基本认识 1.1、风电齿轮箱的结构
4）两级行星 目前我公司有的型号： FLW3000J FLW3000C
一、齿轮箱基本认识 1.1、风电齿轮箱的结构
5）renk 目前我公司有的型号： FLA800 FLC750 该结构常见于Renk系列， 重点在于齿圈输入，行星 轮轴通过轴承连接到箱体 上，该结构的好处就是行 星齿轮上轴承外圈与箱体 连接，改进了轴承工作环 境，增加了轴承的使用寿 命；但不足是该结构加工 精度和装配要求高
一、齿轮箱基本认识 3、风电齿轮箱的轴承
轴承选用准则： 风力发电机组振动大，对轴承的安装有严格的工业标准规定。 振动会传到轴承滚道内产生磨损毛刺，破坏轴承滚道的润滑，造成 轴承失效。由于不同材料之间不易产生磨损破坏，箱体采用了球墨 铸铁，利用球墨铸铁较高的韧性、塑性、低温抗冲击值减少对轴承 的有害影响，我们根据轴承的动静负荷的计算方法，按照风电发电 机组对轴承寿命的要求，对轴承寿命进行校核计算。 目前风电行业多选用进口轴承（SKF、FAG、NSK、NKE、 TIMKEN等）。随着国内轴承技术的逐步提高，将来齿轮箱的轴承国 产化将会完全实现。
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮材料的特性： 1、化学成分：
C（碳） 42CrMo A 17CrNiMo6 20CrMnMo 0.38-0.45 0.15-0.2 0.17~0.23 Si（硅） 0.17-0.37 0.4 0.17~0.37 Mn（锰） 0.5-0.8 0.4-0.6 0.90~1.20 Cr（铬） 0.9-1.2 1.5-1.8 1.10~1.40 1.4-1.7 Ni（铌） Mo（钼） 0.15-0.25 0.25-0.35 0.20~0.30
风电齿轮箱的结构优化与减重设计
风电齿轮箱的结构优化与减重设计随着全球对清洁能源的需求增加，风力发电的规模不断扩大。
风电齿轮箱作为风力发电机组的核心部件之一，承担着转速放大、扭矩传递以及转向功能。
在风力发电行业中，齿轮箱的可靠性和性能对整个风电系统的运行稳定性至关重要。
为了提高风电齿轮箱的工作效率和寿命，减少故障率和维修成本，结构优化与减重设计成为风电齿轮箱领域的关键任务之一。
结构优化的目标是通过改善风电齿轮箱的结构设计，提高其强度、刚度和耐久性。
首先，优化设计需要综合考虑到齿轮箱运行过程中所承受的载荷和振动等外部作用力，根据实际的使用环境和工况条件进行合理的结构设计。
此外，优化设计还需要考虑到齿轮箱的质量和材料选取问题，以确保其耐久性和可靠性。
最后，结构优化还需要注重研究并改进齿轮箱的密封性能，减少润滑油泄露和污染现象，进一步提高齿轮箱的使用寿命。
减重设计是为了满足风力发电机组运输和安装等方面的需求，以减少整个系统的重量和体积。
首先，通过采用轻质材料和优化的构造方式，减少风电齿轮箱的自重。
其次，通过改变零部件的设计和结构，减小齿轮箱各部件的尺寸和厚度，达到减轻整个系统重量的目的。
另外，还可以采用高强度材料和新型连接方式，提高齿轮箱的承载能力和使用效率，从而达到减重设计的效果。
为了实现风电齿轮箱的结构优化与减重设计，需要进行一系列的研究和实践。
首先，利用CAD和CAE软件对齿轮箱进行仿真分析，分析其受力和运动特性，确定结构优化和减重设计的方向。
然后，通过试验和测试验证优化设计方案的可行性和有效性。
最后，对优化后的齿轮箱进行实际使用和监测，收集运行数据和故障信息，对设计方案进行改进和完善。
风电齿轮箱的结构优化与减重设计不仅可以提高整个风力发电系统的运行效率和可靠性，还可以减少风电设备的维修成本和能源消耗。
通过改进齿轮箱的结构和材料选择，降低系统的重量和体积，可以实现更高的装机容量和更低的能源成本。
同时，优化设计还可以降低齿轮箱的噪音和振动水平，改善设备的工作环境和使用体验。
风电齿轮箱特点
1.风电齿轮箱的技术特点风电齿轮箱在技术上有如下一些特点：（1）服役条件严酷由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向、变负荷的风力作用及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱在狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础，整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上。
大量的实践证明，这个环节常是机组中的齿轮箱。
（2）功率大主流风电机组已达到兆瓦级，丹麦的主流风机为2.0～3.0MW,美国主流风机为1.5MW,在2004年的汉诺威工博会上4.5MW的风电机组也已面世。
（3）速差大风力发电机组中的齿轮箱，其主要功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。
通常风轮的输入转速很低，约20r/min,远达不到发电机转子所要求的1500～1800r/min的转速，必须通过齿轮多级增速传动来实现。
（4）精度高齿轮箱内用作主传动的齿轮精度，外齿轮不低于5级（GB/T10095），内齿轮不低于6级。
齿部的最终加工是采用磨齿工艺，尤其内齿轮磨齿难度甚高。
（5）使用寿命要求长由于自然环境条件恶劣，交通又不方便，齿轮箱在数十米高塔顶部的狭小空间内，安装和维修相当困难，所以要求使用寿命最少20年。
（6）可靠性要求高与使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。
对构件材料，除了常规状态下力学性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性：对齿轮箱，工作要平稳，防止振动和冲击等。
设计中要根据载荷谱进行疲劳分析，对齿轮箱整机及其零件的设计极限状态和使用极限状态进行动力学分析、极限强度分析、疲劳分析，以及稳定性和变形极限分析。
2.热处理生产中的主要技术难度由于风电齿轮的服役条件苛刻，技术要求高，在美国ANSI/AGMA/AWE A6006-A03《风力发电机齿轮箱设计规范》的52项质量控制项目中，材料热处理就占20项。
强调材料热处理的重要性就是要保证齿轮的疲劳强度和加工精度。
风机齿轮箱介绍课件
行星轮系介绍
该种结构主要用于 2MW 以及 2MW 以下功率的风电齿 轮箱，用一组平行级代替行星级，可靠性高，但体积与 重量大
一级行星两级平行结构
该种结构主要用于 2.5MW 以上功率的齿轮箱，承载能力 强，体积小，重量轻，直径小但横向长。 部分 2MW 以下齿轮箱也采用了该种结构
两级行星一级平行结构
润滑油主要技术指标
风电齿轮箱润滑油常规检测项目
外观、粘度、总酸值、水份、金属元素分析、 PQ 磨损指数、磨粒铁谱分析、清洁度等。
目前风电行业推荐的润滑油更换周期是三年。
润滑油清洁度
依据 ISO4406 标准，对风电齿轮箱润滑油进 行检测，检测有在线检测和离线检测两种方式， 采集油样点为过滤器之前（此时的油样为油池 油样）。风电齿轮箱润滑油清洁度要求：至少 为 ISO 4406 15/12 ，具体指标见下图。
下图中与润滑油清洁度等级对应的数字为每毫升油液中所含的颗粒数（上 限）。
内窥检查结构
一级行星两级平行级 a 、扭力臂 b 、箱体
扭力臂
主要观察行星级，包括齿圈，行星轮，太阳轮以及行星 轮轴承
齿轮箱铭牌
6 、重量 ------------- 一般指齿轮箱出厂前的重量，不含润滑油， 可能含收缩盘（如果发货时不含收缩盘，显示的重量则不含 收缩盘）； 7 、润滑油型号 --- 推荐的润滑油牌号，只有设计认可的润滑 油才允许使用；同时，也是齿轮箱出厂前试验所用的润滑油 牌号，更换其他允许的润滑油须经过一系列清洗； 8 、润滑油量 ------ 齿轮箱设计的润滑油量，能够满足齿轮箱 正常运行。 9 、序列号 ---------- 齿轮箱唯一的编号，通过编号可以查到齿 轮箱制造过程的数据； 10 、生产日期 ----- 齿轮箱的制造日期
风电齿轮箱调试与维护
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
合的齿轮箱。
03 风电齿轮箱维护策略
定期检查与保养计划
01
制定详细的定期检查计 划，包括检查周期、检 查项目、检查方法等。
02
03
04
对齿轮箱的油位、油温、 油压等关键参数进行定期 检查，并记录相关数据。
定期对齿轮箱的紧固件、 密封件等进行检查，确保 其处于良好状态。
根据齿轮箱的运行情况，制 定相应的保养计划，包括换 油、清洗、更换滤芯等。
02
对应急预案进行定期演练和评估 ，确保其有效性和可操作性。
在发生紧急情况时，迅速启动应 急预案，组织人员进行现场处置 和救援。
03
对事故进行调查和分析，总结经 验教训，完善应急预案和防范措
施。
04
06 风电齿轮箱发展趋势及展 望
技术创新方向探讨
1 2
高效率与低噪音技术
通过优化齿轮设计、提高制造精度和采用新材料 等手段，提高风电齿轮箱的传动效率，降低噪音 水平。
识别潜在的危险源，如高速旋 转的齿轮、高温润滑油等。
对危险源进行风险评估，制定 相应的控制措施，如设置安全 防护装置、使用耐高温润滑油 等。
定期对危险源进行检查和监测， 确保其处于受控状态。
加强员工安全培训，提高员工 对危险源的识别和应对能力。
应急预案制定与实施
01
针对可能发生的紧急情况，制定 应急预案，包括应急组织、通讯 联络、现场处置等方面。
02 风电齿轮箱调试流程
调试前准备工作
检查齿轮箱外观
检查内部清洁度
检查润滑系统
准备调试工具
确认齿轮箱表面无损伤、 无渗漏，紧固件齐全、
无松动。
风电齿轮箱研究报告
风电齿轮箱研究报告1、风电齿轮箱的结构和工作原理风电齿轮箱作为风力发电机组中的重要组成部分，主要用于实现风能的转换和传递。
其结构主要由齿轮、轴承、润滑系统、机壳等组成。
其中，齿轮是齿轮箱中最关键的部件，以传递风能产生的旋转力矩，从而驱动发电机组发电。
为了提高齿轮箱的传动效率和稳定性，目前主要采用了多级行星减速器和普通齿轮传动的结构形式。
风电齿轮箱的工作原理主要是通过风能的作用，驱动齿轮旋转，从而产生动力传递。
在整个工作过程中，润滑系统的正常运转对于齿轮箱的稳定性和寿命也至关重要。
2、风电齿轮箱的设计要求（1）负荷承受能力：由于风力发电机组受风的影响，会带来不稳定的力矩变化，因此设计齿轮箱时要考虑其承受能力，以确保风电齿轮箱在工作过程中各项性能的稳定。
（2）传动效率：齿轮传动的效率与齿轮结构和运转状态密切相关，因此应采取优化设计和制造工艺，以提高齿轮传动的效率和稳定性。
（3）噪音和振动：齿轮箱的噪音和振动与齿轮的精度、润滑系统的稳定性和工作参数等有关，因此齿轮箱的设计和制造过程应考虑这些要素，从而降低齿轮箱的噪音和振动。
（4）耐久性：齿轮箱的使用寿命与齿轮材料、润滑系统、制造工艺等因素有关，应在设计、制造和使用过程中进行全面考虑。
当前，风电齿轮箱的研究主要涉及以下几个方面：（1）齿轮材料研究：通过材料的选用和改性，提高齿轮传动的效率和耐久性。
（2）齿轮精度和制造技术研究：通过提高齿轮的加工精度和制造工艺，提高齿轮的传动效率和稳定性。
（3）齿轮润滑系统研究：通过完善齿轮箱中的润滑系统，提高齿轮传动的稳定性和寿命。
（4）齿轮箱噪音和振动控制研究：通过优化齿轮箱的设计结构和制造工艺，降低齿轮箱的噪音和振动。
(5) 齿轮箱传动效率的提高研究：优化齿轮箱的设计，降低齿轮传动过程中的摩擦损失和能量损失，以提高其传动效率。
4、结论综上所述，风电齿轮箱的性能和优化设计对于风力发电机组的性能和寿命具有重要的影响。
在未来的研究中，应专注于齿轮材料、精度和制造技术、润滑系统、噪音和振动控制以及传动效率的研究，以进一步提高风电齿轮箱的性能和可靠性，为全球清洁能源的发展做出贡献。
风电齿轮箱设计指南(一)2024
风电齿轮箱设计指南（一）引言概述:风电齿轮箱是风能转换系统中关键的组成部分之一，它承担着将风能转化为机械能的重要任务。
齿轮箱的设计对于风电机组的性能和可靠性有着至关重要的影响。
本文将为读者提供一份风电齿轮箱的设计指南，旨在帮助工程师和设计师更好地理解和应用齿轮箱的设计原则和优化方法。
正文:1. 齿轮箱的工作原理- 风能转换系统的概述- 齿轮箱的作用和功能- 齿轮箱的基本结构和组成部分小点:- 齿轮箱的定位和布局- 齿轮箱中的主要部件及其功能- 齿轮的选择和匹配原则2. 齿轮箱的设计考虑因素- 齿轮箱的负荷特性分析- 受力和振动分析- 温度和润滑分析小点:- 齿轮箱的承载能力与设计因素- 齿轮箱的可靠性分析- 齿轮箱的寿命评估方法3. 齿轮箱的优化设计方法- 材料选择和工艺优化- 优化设计原则和方法- 仿真与验证小点:- 加工工艺和制造工艺控制- 齿轮箱的降噪和减振措施- 齿轮箱的可维修性和可维护性考虑4. 齿轮箱的模拟和测试方法- 数值模拟和仿真方法- 实验测试与验证方法- 监测和维护方法小点:- 齿轮箱的运行监测与故障诊断- 功率传输效率的测试与验证- 齿轮箱的振动测试与分析5. 齿轮箱的发展与创新趋势- 新型齿轮材料和润滑技术- 齿轮箱的轻量化设计和节能减排- 齿轮箱的智能化和自适应控制小点:- 齿轮箱的可持续发展考虑- 齿轮箱的故障预测和智能维护- 多学科优化和集成设计的趋势总结:风电齿轮箱的设计是风能转换系统设计中至关重要的部分。
本文从齿轮箱的工作原理、设计考虑因素、优化设计方法、模拟与测试方法以及发展趋势等方面进行了阐述。
通过深入了解齿轮箱的设计原则和优化方法，工程师和设计师可以更好地设计和选择适合风电机组的齿轮箱，提升系统的性能和可靠性。
未来，随着新技术的不断发展和创新，风电齿轮箱的发展将迎来更多的机遇和挑战。
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。
风电齿轮箱介绍PPT课件
21
轴承 3、单列满装圆柱滚子轴承NCF 满装圆柱滚子轴承由于没有保持架，可以容纳更多的滚子，因此适用于承受极 重的径向负荷。但其允许的运行转速却远低于带保持架的圆柱滚子轴承，因此 不适用转速较高的地方。这里主要介绍的是NCF系列轴承。 NCF型轴承的内圈带两个挡边，外圈带一个挡边，因此可承受一个方向的轴向负 荷和作一个方向的轴向定位。外圈无挡边的一侧装有一个卡环，可以防止滚子 溜出。这种结构允许轴与轴承座之间有一定的轴向位移。 NCF型轴承的外圈、滚子以及内圈可以在特殊拆卸后分离。
9
紧凑型齿轮箱
半直驱齿轮箱的一个发展趋势，这种半直驱齿轮箱与电机设计成一体，以降低 齿轮箱重量，但对于齿轮箱的设计要求提高。
2019/4/17 10
齿轮箱与主轴联接方式
收缩盘联接 一般用于3MW以下机型 无法满足更大功率机型的需求
2019/4/17
法兰联接 可用于更大功率机型
11
齿轮箱与电机联接方式
齿轮箱与电机联接方式： 1、键联接 2、收缩盘联接
齿轮箱固定方式： 1、弹性支持轴联接 2、方块联接
2019/4/17
4
行星轮系介绍
行星轮系是只具有一个自由度的轮系，一个原动件即可确定执行件的运动。原动件通常为中心 轮（风电齿轮箱中一般指太阳轮）或者系杆（风电齿轮箱中一般指行星架），即与行星轮直接 接触的中心轮或系杆作为原动件带动行星齿轮，一方面行星轮绕着自身的轴线自转，另一方面 行星轮又随着系杆（行星架）绕一固定轴线回转。 行星轮系和差动轮系统称为周转轮系 [一个周转轮系由三类构件组成：一个系杆（行星架）、 一个或几个行星轮（目前主要为三个行星轮，部分载荷大的为四个行星轮，带柔性销的可具有 更多的行星轮）、一个或几个与行星轮相啮合的中心轮（目前主要为两个，一个太阳轮，一个 齿圈）] 行星轮系中，两个中心轮有一个固定（目前常见的为齿圈固定）；差动轮系中，两个中心轮都 可以动。目前国内外常见的风电齿轮箱主要为行星轮系结构，但也有部分厂家选用的为差动轮 系。因此本文主要介绍的是行星轮系结构。 行星轮系相对平行轴系的优点：结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、噪音小等； 行星轮系相对平行轴系的缺点：结构复杂、加工要求高、装配要求高等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ 规范性 引用文件 下列 文件 中的条 款通过本标 准的引用而成为本标准的条款 。凡 是注 日期 的引用文件 ， 其随后所有 的修改单 （ 不包括勘误的 内容） 或修订版均不适用于本标准， 然而 ， 根据本标准达成协议的各方研究 鼓励 是否可使用 这些文件 的最新版本 。凡是不注 日期的引用文件 ， 其最新版本适用于本标 准。 Ｇ ／ １ －２０ １ ００ 包装储 运图示标 志（ｑ ＩＯ ０ １９） Ｂ Ｔ ９ ｅｖ ７ ：９７ Ｓ ８ Ｇ ／ １ ４ ９６ ８－１９ 形状和位置公差 未注公差值（ｑ ＩＯ ６． ９９ Ｂ Ｔ １ ｅｖ ２ ８２１８） Ｓ ７ ：
ＤＩ ３９ －１８ 齿轮承载能力计算 Ｎ ０ ９７ ９
技术要求
www.17jzw.ne
３ １ 一般技术要 求 ３ １１ 技术参数 ．．
ＧＢ Ｔ ０ ３ ２ ０ ／ １ ７－ ０ ３ ９
齿 轮箱应 符合本标准 的要求和订货合 同（ 或技术协议 ） 的规定 。
３ １２ 旋 向 ．．
３ １５ 工 作 温 度 ．．
齿轮箱最高温度不 得高于 ８ ＇ 其不同轴承问的温差不应高 于 １０ 必要时增设 加热装里 和冷 却 ０ Ｃ； ５ Ｃ，
装置。 ３ １６ 噪 声 ．．
齿轮箱的噪 声应不大于８ ｄ（） ５ Ａ ． Ｂ
３ １７ 机 械 振 动 ．．
在齿轮箱工作转 速范围内， 传动轮系 、 轴系应 不发生共 振。齿轮箱 的机械振 动应符合 Ｇ ／ ８４ Ｂ Ｔ ３ ５ 规定的 Ｃ级。 ３１８ 主要界件 的设计 ．． ３１８ １ 齿轮箱 主要零件的设计载荷和强度计算按 Ｊ／ １３０ ．．． Ｂ Ｔ ０ 及订货技术协议 的相关规定。主要零 ０ 件的强度评定指南详 见附录 Ａ． ３１８２ 齿轮箱机械零部件应进行防腐蚀设计 。 ．．． ３１８３ 齿轮箱 的紧固件应尽量采用标准件 ， ．．． 其零部件 的种类要 限制在最小范 围内。齿轮箱的设计应 使其结构简单 ， 易加工且应保证使用维修方便 。 ３１８４ 齿轮箱 主轴上 的推力轴承应按风轮在运行中所承受的最大气动推力来选 取。 ．．．
固体颗粒污染等级代号（Ｓ ４０ ：９９ＭＯ ） ＩＯ ６１９ ， Ｄ ４
Ｊ／ ６９ ９２ －１９ 大型齿轮、 ＢＴ ５ ３ 齿圈锻件 Ｊ／ ６９ ９２ －１９ 大型合金结构钢锻件 ＢＴ ６ ３ Ｊ／ ６０ ９２ －１９ 大型低合金钢铸件 ＢＴ ２ ４ Ｊ／ ７２ ９９ －１９ 齿轮传动装置清洁度 ＢＴ ９ ９ Ｊ／ １３ －２０ ０ ０１ 风力 Ｂ Ｔ ０ ０ 发电机组 设计要求
除非特殊要求 ， 一般情况下齿轮箱低速轴旋向应符合下列要求： 面对低速轴输人端 看， 低速轴的旋向为右旋 ， 即顺时针方 向。 ３１３ 机械效率 ． 齿 轮箱机械效率应大 于 ９ ％． ７
３ １４ 环 境 温 度 ．．
齿轮箱工作 环境温 度为一 ０ ＾ Ｃ ４０ ５｀． Ｃ ０
９ ６・Ｑ ・Ｇ ．
Ｚ 。九
ห้องสมุดไป่ตู้
式中 ：
Ｕ — 残余不平衡量， 单位为千克米（ｇ ｍ ） ｋ・ｍ；
Ｑ －． 平衡度 ， ＝ ３ Ｑ ６ ； ． Ｇ — 应校平衡物体 的质量 ， 单位为千克（ｇ ； （ ） ｋ ２ — 平衡平 面数 ； ｎ — 应校平衡物体 的转速 ， 单位为转每分（／ ｎ ， （ ｍｉ） ｒ ３２２４ 行星架如采用焊接结构 ， ．． ． 则应对其焊缝进行超声波探伤 ， 并应符合 Ｇ ／ １３５ Ｂ Ｔ ４ 的要求。 １ ３２３ 齿轮、 ．． 内齿 圈、 齿轮轴、 轴 ３２３ １ 选用材料应在强度、 ． ．． 塑性 、 等方面具有较好 的综合机械性能 。 韧性 ３２３２ 齿轮 、 ． ．． 齿轮轴宜采用 ２Ｃ Ｍｎ ， ｒ ｉ Ａ，５ ｒＮ２ Ｃ ２ Ｍｏ ０ ｒ Ｍｏ２Ｃ Ｎ２ Ｏ Ｍｏ １Ｃ ２ ｉ，７ ｒＮ２ Ａ等材料制造 ， １ ｉ 并应 使用锻件 ， 其力学性能应分别符合 ＧＢＴ ７ ， ／ ６９ ，Ｂ Ｔ ９ 的规定 ， ／ ３ ７Ｊ Ｔ ５Ｊ ／ ６ ６ ０ Ｂ ３ ３ 也可采用其他具 有等效 力学性能 的材料 。 内齿 圈、 轴类零件宜采用 ４ＣＭｏ ３Ｃ ２ ｉＭｏ ２ ｒ Ａ， ｒＮ ２ Ａ等材 料制 造， 力学性能 应符合 Ｇ ／ ３７ ， ４ 其 Ｂ Ｔ ７ ０ Ｊ／ ６９ Ｂ Ｔ ５的规定 ， ３ 也可采用其他具有等效 力学性 能的材料 。 ３２３３ 齿轮精度不低于 ＧＢ Ｔ ０５１ ０９． ．．． ／ １ ９．－１０５２规定的 ５ ， ０ 级 并根 据载荷情况作必要 的齿形和齿
Ｇ ９６．－１９ １ ９８ 工业产 品使用说 明书 Ｂ ９ ９ 总则 精度 （ ｔＳ １２－＾１２－：９ ７ ｉ ＩＯ ８１ － ８２１９） ｄ ３ ３
www.17bzw.c
Ｇ ／ １３５ ９９ ４－１８ 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 ＢＴ １
Ｇ ／ １ ０－１９ ３６ ９１ 标牌 Ｂ Ｔ ３
３２１ 中心 ．． ． ４ 距极限 偏差 ｆ应符合Ｇ ／ １ ９．－１０５２ 级精度的 ． ＢＴ ５１ ０９． ０ ０ 的５ 规定。
３２２ 行星架 ．．
Ｇ Ｔ ０ ３ ２ ０ Ｂ／ １ ７ － ０ ３ ９
３２２ １ 行星 架 的 材 料 宜 采 用 Ｑ ７０２ ４ＣＭｏ Ｚ ３Ｃ２ ｉ ， 力 学 性 能 应 分 别 符 合 ．．． Ｔ ０－， ｒ Ａ， ４ ｒＮＭｏ 其 ２ Ｇ
Ｇ ／ ８３－２０ ９ ００ 齿轮材料及热处理质量检验的一般规 ｅｖ ６３－： ９） ＢＴ ５ 定（ ＩＯ ６ １ ６ ｑ Ｓ ３ ５９ Ｇ ／ ８４－１ ３ ９７ 验收试验中齿轮装置机械振动的测 ＢＴ ５ ８ 定 Ｇ ／ ９３ ９ ９８ 灰铸铁件 ＢＴ －１ ４ ８
Ｇ ／ ５７－１８ １ ９５ 公差与配合 过盈配合的计算和选用 ＢＴ ３
Ｇ ／ ６ １ ９５ ９－１９ 滚动轴承 Ｂ Ｔ ３
额定动载荷和额定寿命（ ｔ ２１１９） ｉ ＩＯ ：９０ ｄ Ｓ ８
Ｇ ／ ６ ４ ９６ ０－１８ 齿轮装置噪声声功率级测定方法（ｅ ＩＯ ４ １８） Ｂ Ｔ ４ ｎｑ ４ Ｅ：９３ Ｓ ６
www.17bzw.c
３３４ 按图样要求检查齿轮副的最小侧隙及接触斑点。 ．． ３３５ 紧固螺栓应按规定的预紧力拧紧 。加预紧力的方式可用扭力 扳手加预紧力矩加载 ， ．． 也可用液压
螺栓直径 ｄｍｍ ／ 用扭 力扳手加预紧力矩 ＭｑＮｍ ／ 用螺栓拉伸器加预紧轴 向力 Ｆ ／Ｎ ｋ
Ｍ １ ０ Ｍ １ ２ Ｍ １ ６ Ｍ ２ ０ Ｍ ２ ４ Ｍ ３ ０ Ｍ ３ ６ ３ ５ ６ １ １ ９ ４ ２０ ９ ５０ ０ １ ０ ０ ４ １ ４ ７ ９ １ ８ １ ５ ． ２ ． ５１ ３ ３ ６０ ６．
式螺栓拉伸 器按轴 向力 加载， 其预紧力见表 １ ， 表 １ 螺 栓预紧力
注： 表的螺栓强度级别为 ８８ 本 ．。当螺栓强度级别为 ５６时， ． 应用本表数值乘以系数 ０４； ． 当强度级别为 １． ７ ０９ 时， 则应乘以系数 １４ ； ．７ 当强度级别 为 １． ， ２９ 则乘 以系数 １６． 时 ． ９
３１９ 清洁度 ．．
齿轮箱的清洁度应符合Ｊ／ ７２ 的 ＢＴ ９ 规定。 ９
３１１ 外观 ．．０
机械加工表面以外的全部外露表面应涂防护漆 ， 涂层应厚 薄均匀 ， 表面平整 、 光滑 、 色均匀一致 。 颜 对油漆的防腐要求和颜色由供需 双方在技术协议 中规定 。 ３１１ 密封性 ．．１ 齿轮箱应具有 良好的密封性 ， 不应有渗 、 漏油现象 ， 并能避免水分 、 尘埃及其他杂质进人箱体 内部。 ３ １１ 其他 ．．２ 齿轮箱上应设有相应的观察窗 口盖、 油标（ 必要 时应设油位报警 装置 ）油压表（ 、 必要时应设 油压报 警装置）空气滤清器、 、 透气塞 、 带磁性垫的放油螺 塞（ 放油阀） 以及起 重用 吊钩等 。 ３２ 主要零件 的制造技术要 求 ． ３２ １ 箱体 ．． ３２ ，１ 箱体类零件 的材 料应按 照 Ｇ ／ １４ ．．． Ｂ Ｔ ８和 Ｇ ／ ９３ ３ Ｂ Ｔ ９的规定选 用铸铁 材料 ， ４ 宜选用球 墨铸 铁， 也可选用 Ｈ ２０以上的普通铸铁 ， Ｔ ５ 或其他具有等效力学性能的材料． ３２１２ 箱体类零件均应进行 消除应力处理 。 ．．． ３２ １３ 箱体 、 ．． ． 箱盖相互联接部位及与轴承、 内齿圈相配合各孔的加工要求 ： ａ 内齿圈孔 和轴 承孔挡肩 的端 面跳 动公差值应符合 Ｇ ／ １８ 的 ５ ） Ｂ Ｔ ４ １ 级精度的规定。 ｂ 箱体 箱盖各轴承孔的同轴度 、 、 ） 圆跳动应符合 Ｇ ／ １８ ５级精度的规定 。 ＢＴ ４的 １
Ｇ ／ １４，ＢＴ ７ ＢＴ ０规定， ＢＴ ８Ｇ ／ ３７， ／ ６ ２ ３ ０ Ｊ ４ 也可使用其他具有等效力学性能的材料。
３２２２ 行 星轮孔 系与行 星架 回转 轴线 的位置度应符合 Ｇ ／ １８ ．．． Ｂ Ｔ ４的 ５ １ 级精度的规定。 ３２２ ３ 精加工后应 进行静平衡 ， ．．． 在每个平面内允许的残余不平衡量可按下式确定 ：
ＧＢ Ｔ ０ ３ ２ ０ ／ １ ７－ ０３ ９
风力发电机组
范围
齿轮箱
本标 准规定了风力发电机组增速齿 轮箱 （ 以下简称 齿轮箱） 的技术 要求、 试验方法 、 检验规则及 标 志、 包装 、 运输和贮存等要求。 本标 准适用于水平轴风力发电机组（ 轮扫掠面积 大于或 等于 ４ ．ｚ中使用平行 轴或行 星齿轮传 风 ０ ）
Ｇ ／ １ ９．－１０５２ ０ ５１ ０ ９． ０ １ 渐开线圆柱齿 轮 Ｂ Ｔ ０ －２０
Ｇ／ １ ４ ９ ８－１９ 机电 ＢＴ ３ ３ ２ 产品 包装通用技术条件 Ｇ ／ １ ４ ９２ ２－１９ 渐开线圆柱齿轮精度检验规范 ＢＴ ３ ９
Ｇ ／ １ ３－２０ ０９ ０２ 液压传动 Ｂ Ｔ ４ 油液
ＧＢ Ｔ ０ ３ ２ ０ ／ １ ７ － ０３ ９
前
言
第 １ 分 ： 准 的结构和 编写规则 》 部 标 的规定