风力发电机传动系统的设计doc_图文
第七章 风力发电机组传动系统
风力发电机组 传动系统
传动系统
定义:将风轮吸收的风能以机械的方式传送到 发电机的中间装置。
一.传动链布局形式 二.传动零部件组成
传动系统
传动系统包括主轴、联轴器、齿轮箱、制动器和过载安全保护 器等。
传动链的布局形式
传统的风力发电机采用齿轮增速装置， 按主轴轴承的支撑方式风力发电机组传动 的形式可以分为“两点式”、“四点式” 、“三点式”、“主轴齿轮箱集成式”、 “直驱式”、“半直驱式”。
2）齿轮箱可靠性要求高，维护不变。 体积较大、重量大、结构相对复杂、造 价较高
传动链布局形式—直驱式
直驱式：直驱永磁风力 发电机组的发电机机轴 直接连接到风轮上，转 子的转速随风速而改变， 其交流电的频率也随之 变化，经过大功率电力 电子变流器，将频率不 定的交流电整流成直流 电，再逆变成与电网同 频率的交流电输出。
风力发电机组 偏航系统
偏航系统
风力机的偏航系统：也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变 化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
小微型风力机—尾舵对风：尾翼装在尾杆上与风轮轴平行或成一定的角 度。为了避免尾流的影响，也可将尾翼上翘，装在较高的位置。
中小型风机—舵轮对风：工作原理：当风向变化时，位于风轮后面两舵 轮（其旋转平面与风轮旋转平面相垂直）旋转，并通过一套齿轮传动系 统使风轮偏转，当风轮重新对准风向后，舵轮停止转动，对风过程结束。
传动链布局形式—半直驱式
半直驱式：采用了一级行星齿轮传动 和适当增速比，把行星齿轮副与发电 机集成在一起，构成了发电机单元。
采用单级变速装置以提高发电机 转速，同时配以多级永磁同步发电机。 介于直驱和双馈之间，齿轮箱的调速 没有双馈的高，发电机也由双馈的绕 线式变为永磁同步式。
1.5MW风力发电机组传动系统讲解课件
一级行星齿
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齿轮箱弹性支撑
类型：齿轮箱弹性支撑 数量：4组 制造商：ESM或株洲时代 外部部件壳体材料：Q345E （低温） 总量：约1000kg
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齿轮箱收缩盘 （胀套） 连接主轴与齿轮箱
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三、高速制动器
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制造商:
类型: 器 数量: 制动盘厚度: 制动盘直径: 有效制动盘直径:
特性：
• 连接齿轮箱轴及发电机轴 • 传递扭矩 • 角向、轴向和径向补偿 • 绝缘 (绝缘等级10 MOhm at 1000 Volt DC） • 扭矩限制 • 带高速制动盘
技术参数
类型: 总长度: 轴端距离： 额定扭矩： 最小打滑扭矩：:
连杆/膜片式联轴器 约850 mm 600 mm 9.066 kNm 15kNm
数量
3套 /台
传动比
1110（±3）
小齿轮偏心
±1.5mm
油位指示
油窗
最大扭矩
51kNm
效率
≥91%
偏航小齿
噪声（声功率级） ≤85dB（A）
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偏航轴承和偏航驱动啮合齿轮参数
偏航轴承 模数m 齿数Z2 齿宽b 变位量 xm2 齿顶修缘km2 变为系数x 压力角 齿面硬度 齿轮精度
18mm 165 120mm 9mm -1.8mm 0.5 20° － 12de
材料：Q345E (抗低温）； 重量：463kg； 功能：锁定风轮
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3、主轴承
调心球面滚子轴承 240/630 ECJ / W33、240/630B.MB ，制造商： SKF、FAG。
特性:
第五章 风电机组传动系统
第五章风电机组传动系统风电机组的主传动链是指将风轮轴功率传递到发电机系统所需的机构。
一般意义上，采用所谓“标准设计”的典型主传动链包括了如图所示的风轮主轴系统、增速传动机构（齿轮箱）、以及轴系的支撑与连接（如轴承、联轴器）和制动装置等。
一种三点支撑型主传动链示意5.1 齿轮箱5.1.1齿轮箱的作用风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要的功能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。
风轮的转速很低，远达不到发电机组的要求，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。
5.1.2 齿轮箱的结构从上图可以看出，本齿轮箱由如下极大部分组成：（1）传动轴（俗称大轴）：传动轴的作用就是将风轮的动能传递到齿轮机箱的齿轮副。
（上图）齿轮箱最大的特点就是将主轴置于齿轮箱的内部。
这样设计可以使风机的结构更为紧凑、减少机舱的体积和重量、有利于对主轴的保护。
（2）箱体部分：箱体由三部分组成：前机体、中机体和后机体。
齿轮箱的箱体承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反作用力,并将力传递到主机架。
箱体部分采用QT400 铸造而成，这种材料具有减震性和易于加工等特点。
（3）齿轮副：齿轮箱的增速机构——齿轮副，采用了两级行星和一级平行轴传动。
采用行星机构可以提高速比、减小齿轮箱的体积。
齿轮箱的工作过程从上图可知，齿轮箱主轴的前端法兰与风轮相连，风作用到叶片上驱动风轮旋转，风轮带动齿轮箱主轴旋转，从而主轴带动后面的增速机构开始运转。
这样齿轮箱就把风轮所吸收的低转速、大扭矩的机械能转化成高转速、小扭矩的机械能传递到齿轮箱的输出轴上。
齿轮箱的输出轴通过弹性联轴器与电机轴相连，驱动发电机的转子旋转，将能量输入给发电机。
发电机将输入的动能转化成电能并输送到电网上。
5.1.3风电齿轮箱的传动形式1.风电齿轮箱的种类很多，按其传动形式大致可分为定轴、行星齿轮以及组合传动的齿轮箱；按传动级数可分为单级或多级齿轮箱；按布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式等形式的齿轮箱。
风力发电机组传动系统设计与优化
风力发电机组传动系统设计与优化传动系统是风力发电机组中至关重要的组成部分，它负责将风力转化为机械能，并传递给发电机发电。
一个高效可靠的传动系统对提高风力发电机组的性能至关重要。
本文将介绍风力发电机组传动系统的设计与优化。
1. 传动系统概述风力发电机组传动系统主要包括风轮、传动轴、齿轮箱和发电机。
传动系统的设计目标是提供可靠的传动效率，并将风轮的旋转速度转化为发电机所需的转速。
2. 齿轮箱设计齿轮箱是传动系统中最关键的部分，它负责将风轮旋转速度增大数倍，以匹配发电机所需的转速。
齿轮箱设计需要考虑以下因素：- 负载能力：齿轮箱需要能够承受来自风轮的变化负载，以及在整个寿命期内保持可靠。
- 齿轮选择：根据风轮大小和转速，选择合适的齿轮比例来实现所需的转速调节。
- 润滑系统：齿轮箱需要可靠的润滑系统来减少摩擦和磨损，并提供冷却效果。
- 防震设计：风力发电机组运行时会受到环境的振动和冲击，齿轮箱需要具备良好的防震性能，以保证传动系统的可靠性和寿命。
3. 传动轴设计传动轴负责将齿轮箱的输出转动传递给发电机。
传动轴设计需要考虑以下因素：- 强度和刚度：传动轴需要足够的强度和刚度来承受传输的扭矩和变化负载。
- 材料选择：根据传动轴的长度和工作条件，选择合适的材料来保证传动轴的强度和轻巧性。
- 对中性：传动轴的设计需要保证轴与齿轮箱和发电机之间的良好对中性，以减少振动和摩擦。
- 润滑和冷却：传动轴需考虑良好的润滑和冷却方式，以保持正常运转和避免过热。
4. 发电机设计风力发电机组的传动系统最终将机械能转化为电能，发电机的设计需考虑以下因素：- 效率：发电机需具备高效率的电能转换能力，以最大程度地利用机械能。
- 电压调节和稳定：发电机需要具备稳定的输出电压，可根据电网负荷需求进行调节。
- 维护和可靠性：发电机需要易于维护，以保障长期的可靠运行。
- 降低损耗：发电机的设计需要减少线圈和铁芯的损耗，提高发电效率。
5. 优化与改进为了提高风力发电机组传动系统的性能，可以采取以下优化措施：- 优化齿轮箱的设计，提高传动效率和负载能力。
风力发电机组传动系统的设计及动力传输效率优化
风力发电机组传动系统的设计及动力传输效率优化1.引言风力发电作为一种清洁、可再生能源，正逐渐成为全球能源供应的重要组成部分。
而风力发电机组传动系统是将风能转化为电能的关键部分。
本文将介绍风力发电机组传动系统的设计和动力传输效率优化。
2.风力发电机组传动系统的设计2.1 主要部件风力发电机组传动系统主要由主轴、减速器、发电机和变速器等部件组成。
其中，主轴是承载叶片转动力矩的关键部件，减速器用于将风轮转速降低到发电机的额定转速，发电机将机械能转化为电能，变速器用于调整整个系统的输出功率。
2.2 传动比的选择在设计风力发电机组传动系统时，需要合理选择传动比，以实现高效的能量转换。
传动比过大会导致转速过低，发电机转速无法达到额定值，降低发电效率；传动比过小会导致转速过高，增加风力发电机组的耐久性和维护成本。
因此，需要进行系统级的优化设计，综合考虑功率、转速和效率等因素。
2.3 材料选择与结构设计在风力发电机组传动系统的设计中，材料选择对系统的性能和寿命有重要影响。
例如，为了提高齿轮传动的耐磨性和寿命，应选择高强度的材料，并进行合理的热处理和表面处理。
此外，还应考虑减少系统的摩擦损失，采用低摩擦材料和润滑剂，优化结构设计，降低部件之间的摩擦和干涉。
3.动力传输效率优化3.1 摩擦损失的降低摩擦损失是风力发电机组传动系统中能量损失的主要来源之一。
为了降低摩擦损失，可以采取以下措施：- 优化润滑系统：选择合适的润滑油和润滑方式，保证传动部件的充分润滑。
- 摩擦副材料和涂层的优化：选择低摩擦系数的材料和表面处理，减少摩擦损失。
- 接触应力的优化：合理设计接触面的几何形状和尺寸，减小接触应力，降低摩擦损失。
3.2 转速控制的优化风力发电机组传动系统的转速对发电效率有直接影响。
优化转速控制可以提高系统的动力传输效率。
一种常用的方法是使用变速器调整发电机转速，使其与最佳风速相匹配。
此外，还可以采用电子控制系统，实时监测风速和转速，调整发电机负载，确保其在额定转速范围内运行。
风力发电机组及应用：第二章传动系统与制动系统
空气动力制动系统主要 是限制风轮的转速，并 不能使风轮完全停止转 动，而是使其转速限定
在允许的范围内。
空气动力制动系统一 般采用失效-安全型设 计原则。
❖ 结构形式
气动刹车
空气动力 制动系统作 为一个安全 系统，常通 过超速时的 离心力起作 用。
气动刹车
叶片的失速调节原理
叶片的安装角β不变
Fu
风速增加
作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转， 并传递扭矩。
x
y
轴向位移x
角位移
径向位移y
xy
综合位移x、y、
装配位置
涨套式联轴器 刚性联轴器
柱销式联轴器
装配位置
膜片联轴器
ห้องสมุดไป่ตู้
弹性联轴器
轮胎联轴器
十字联轴器
传动系统的维护
主轴轴承的维护 (1) 主轴轴承润滑系统是否运行正常，润滑泵有没 有堵塞，润滑油管有没有爆裂。 (2) 检查轴承与轴承座接触面应清洁，无杂物。 (3) 轴承座应紧固，没有前后错位情况 (4) 转速传感器信号准确。
-30℃~45℃(寒带型) ▪ 水和外来物的污染
风机的运行工况及对油品的要求
❖风机的运行工况： ❖风机运行工况对润滑油品
▪ 广泛的温度范围
的要求：
▪ 较长的润滑使用期
▪ 水和外来物的污染 ▪ 良好的氧化稳定性
▪ 较长的服务期
▪ 好的低温特性
▪ 微点蚀保护特性
▪ 优越的抗泡性能和抗乳化 能力
联轴器
传动系统的维护
联轴器的维护 (1) 检查联轴器罩是否完好。 (2) 检查联轴器外表是否有损坏现象。 (3) 检查联轴器表面清洁度。 (4) 使用激光对中仪进行对中检测。
风力发电机的加速传动系统的设计
风力发电机的加速传动系统的设计
背景
随着全球对可再生能源的需求日益增长，风力发电机已成为一种重要的清洁能源解决方案。
当今的风力发电机通常需要一个加速传动系统，用于提高转速以便更高效地产生电力。
因此，设计一种高效稳定的风力发电机加速传动系统至关重要。
设计
设计一个流线型的传动系统可以显著提高风力发电机的效率。
传动系统的设计应该考虑以下因素：
- 齿轮比: 齿轮比应该根据初始转速和所需转速来计算。
通常情况下，越大的齿轮比意味着更高效的传动。
齿轮比: 齿轮比应该根据初始转速和所需转速来计算。
通常情况下，越大的齿轮比意味着更高效的传动。
- 材料: 选用高质量的合金材料可以保证传动系统的耐用性和可靠性。
材料: 选用高质量的合金材料可以保证传动系统的耐用性和可靠性。
- 润滑系统: 传动系统需要润滑油以保持其正常运转。
建议使用有机润滑油以减少环境污染，并增加系统的可靠性。
润滑系统: 传动系统需要润滑油以保持其正常运转。
建议使用有机润滑油以减少环境污染，并增加系统的可靠性。
- 降噪: 在传动系统的设计中，应该考虑如何降低噪音。
这可以通过与系统密切相连的降噪系统或吸音材料来实现。
降噪: 在传动系统的设计中，应该考虑如何降低噪音。
这可以通过与系统密切相连的降噪系统或吸音材料来实现。
结论
通过考虑齿轮比、材料、润滑系统和降噪等因素，设计一个高效稳定的风力发电机加速传动系统是可能的。
这可以提高整个发电系统的效率以及减少环境影响，从而创造一个更加可持续的能源未来。
风力发电机传动系统的设计doc_图文
学号密级公开xxxxxxxxx本科生毕业设计风力发电机传动系统的设计学院名称：培黎工程技术学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：马指导教师：同教授二○一三年五月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Transmission System of WindPower GeneratorCollege : School of Bailie Engineering & TechnologySubject : Mechanic Design Manufacturing and AutomationName : MaDirected by : Professor Tong ChanghongMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。
但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。
与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。
二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。
本文在对风力发电机的结构、原理深入了解、研究的基础上，对其传动系统的齿轮增速系统进行自主设计。
风力发电机组各系统介绍ppt课件
五、冷却润滑系统
• 作用 1、对齿轮箱各轴承、各齿面提供足够的润滑。 2、对齿轮箱进行冷却散热。
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• 冷却润滑系统组成 润滑油泵：将齿箱润滑油吸入，输出压力油。
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滤油器：将油液过滤，给齿箱提供清洁的润滑 油，通常精度为10μm。 冷却器：通过与空气的热交换，将热油冷却。 连接管路：连接各个部件。 附件：提供滤油器堵塞报警，显示回油压力。
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刹车系统的控制机构－液压系统
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四、支承系统
• 塔架的作用 支承风力发电机组的机械部件，承受各部件作用在塔 架上的力和风载
• 基础的作用 安装、支承风力发电机组，平衡运行过程中产生的各 种载荷。
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• 塔架 材料：Q345 轮毂高度：依据项目和当地风切变指数综合考虑 而定
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• 基础 钢筋混凝土
叶
失速、定桨 玻璃钢 23.5m 、24m 49m、50m
3 2.5° 5°
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轮
毂
• 轮毂材料: QT400－18或 QT350－22L
• 涂层：
HEMPEL
• 与桨叶连接： 高强度螺栓
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主轴、轴承、轴承座 • 轴承：SFK 或FAG • 主轴：材料42CrMoA • 轴承座：材料QT400－18AL
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• ３、通过过滤器的油液进入阀组，当油液温度较低时， 油液直接流回齿轮箱各个轴承和齿面的润滑点，这时 系统只起润滑作用。当油液温度达到设定值时，通过 阀的调配，油液全部强行通过冷却器，给油液进行冷 却后再流回齿轮箱各个润滑点。
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偏航齿箱
参数： • 型式： 法兰联接的同轴行星（摆线）齿轮箱 • 额定输入功率: 1.5kW • 额定输入转速: 940rpm • 额定输出转速: 1.245rpm • 额定传动比: 755 • 额定输入扭矩: 15Nm • 使用环境温度 ： -30℃～+40℃ • 噪声（声功率级）：≤90 dB（A） • 润滑油： Mobil或Shell、BP的合成齿轮油
风力发电机组传动系统设计与分析
风力发电机组传动系统设计与分析随着能源需求不断增长，清洁能源的重要性日益凸显。
风力发电作为一种环保、可持续的能源形式，受到了广泛关注。
风力发电机组作为风力发电系统的关键组成部分，其传动系统的设计与分析至关重要。
本文将重点探讨风力发电机组传动系统的设计原理和性能分析。
一、传动系统设计1.传动系统类型风力发电机组的传动系统通常包括风机、主轴、传动轴、齿轮箱等组件。
根据不同的传动方式，传动系统可分为直驱式和间接传动式两种。
直驱式传动系统将风机直接连接到发电机，简化了结构，减少了能量损失，提高了传动效率；而间接传动式通过齿轮箱等部件进行传动，能够实现更大的变速比和更广泛的适应性。
2.传动比选取传动比的选择直接影响到风力发电机组的输出功率和效率。
通常情况下，传动比选择应根据风机的额定转速和发电机的额定转速来确定，以实现最佳匹配。
过大或过小的传动比都会影响系统的性能，应该在设计中进行合理优化。
3.传动轴设计传动轴作为传递动力的重要元件，其设计需要考虑受力情况、转速要求等因素。
传动轴的材质、直径、壁厚等参数需要根据实际工况来确定，以保证其在运行过程中的稳定性和可靠性。
二、传动系统分析1. 动力学分析在风力发电机组运行过程中，传动系统承受着来自风叶转动产生的扭矩和转速的变化。
通过动力学分析，可以确定传动系统中各部件的受力情况，评估系统的稳定性和可靠性，为系统优化提供参考依据。
2. 转矩特性分析风力发电机组的传动系统在不同风速下会产生不同的转矩输出，转矩特性的分析是评估系统性能的重要指标。
通过转矩特性分析，可以了解系统在各种工况下的输出能力，为系统运行和维护提供参考依据。
3. 能量损失分析传动系统在能量传递过程中会产生一定的能量损失，主要包括机械损失、磨损损失、磁化损失等。
通过能量损失分析，可以评估系统的能量利用率，找出能量损失的主要来源，从而采取相应措施进行优化和改进。
综上所述，风力发电机组传动系统的设计与分析对于提高系统性能、降低维护成本具有重要意义。
风力发电机传动链设计
目录1. 绪论 (3)1.1 风力发电发展概况 (3)1.2 风力发电的背景 (4)1.2.1 能源危机 (4)1.2.2 环境危机 (4)1.2.3 可再生能源开发利用 (5)1.2.4 风能开发利用 (5)1.3 风力发电国内外发展现状 (6)1.3.1 国外风电发展现状 (6)1.3.2 国内风电发展现状 (7)1.4 国内外风电机技术发展趋势 (7)1.4.1 产业集中是总的趁势 (8)1.4.2 水平轴风电机组技术成为主流 (8)1.4.3 风电机组单机容量持续增大 (8)2. 发电机的工作原理及基本结构 (9)2.1 风电机的功能单元的划分 (9)2.2 风电机组的工作原理 (10)2.3 风力发电机传动链的基本结构及三维建模 (12)2.3.1 主轴 (12)2.3.2 齿轮箱 (12)3. 风电发电机传动链主要零件的设计计算 (13)3.1 确定设计目标 (13)3.1.1 风力发电机总体设计方案 (13)3.2 风力发电机传动链零件设计方案 (15)4. 风力发电机增速器的设计计算 (16)4.1 传动方案的确定 (16)4.2 增速器基本设计要求及设计步骤 (18)4.3 传动原理图 (18)4.4 增速器各传动部件的材料及力学性能 (19)4.5 第一级行星轮系传动设计 (20)4.6 第二级行星轮系传动设计 (21)4.7 第三级平行轴圆柱直齿轮设计 (22)4.8 行星齿轮具体结构的确定 (22)5主轴制动系统的研究 (23)5.1 制动器的结构形式选择 (23)5.1.1 鼓式制动器的结构形式 (24)5.1.2 盘式制动器的结构形式 (26)5.1.3 制动器结构的最终选择 (31)5.2 盘式制动器的结构 (31)5.2.1 制动器主要部件的结构 (31)5.2.2 制动器的工作原理及安装位置 (35)5.3 制动器静载荷接触分析 (35)5.3.1 制动任务 (35)5.3.2 计算最大制动力矩和卡钳夹紧力 (36)6传动轴的设计 (39)6.1高速轴的设计 (39)6.2低速轴的设计 (39)6.3中间轴的设计 (40)总结 (41)致谢 (41)参考文献 (42)摘要风能作为一种可再生能源越来越受到世界各国政府的重视。
风力发电机ppt课件
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目录
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主轴起支承轮毂及叶片，传递扭矩到增 速器的作用，主轴轴承主要承受径向力， 其性能的好坏不仅对传递效率有影响， 而且也决定了主传动链的维护成本，所 以要求具有良好的调心性能、抗振性能
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和运转平稳性。
风电机组齿轮箱
齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部
件，需要承受来自风轮的载荷，同时要
承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需
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雷电保护装置
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下 依次是垫片压板，碳纤维刷和集电爪。
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雷电保护装置
雷电保护装置在变桨装 置中的具体位置见右图， 在大齿圈下方偏左一个 螺 栓 孔 的 位 置 装安第装位一置 个 工保作护原理爪，然后120度等分 安装另外两个雷电保护 爪。 雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片上的电流通过集电爪导到地面，
偏航驱动部件一般由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成，通过法兰连接安
装在主机架上。
偏航驱动电机
根据传动比要求，偏航减速器通常需 要采用3-4级行星轮传动方案，继承了行星 齿轮传动平稳的优点。
偏航驱动电动 机一般选用转 速较高体积小 的电动机但由 于偏航驱动所
偏航减速器 21
偏航系统相关部件
偏航制动装置
最此后外风还机需采要用一机个械冗刹余车限 系位统开使关叶（轮用停于止95转°动限。
第5章_风电机组传动系统设计
l
Ø
主传动链构件的支撑方式
采用独立轴承支撑的主轴
Ø
图5-3 独立轴承支撑的主轴布局形式
三点支撑式主轴 近年设计的大型风电机 组，较多采用将主轴后轴承 集成于齿轮箱中的支撑形式 ，由主轴前轴承和位于齿轮 箱两侧的支撑形成三点支撑 形式(见图5-4)。 三点支撑布局形式的优 点，是使主轴支撑的结构趋 于紧凑，缩短载荷传递到机 架的距离，同时由于主轴前 后支撑距离增加，有利于降 低后支撑的载荷。
图5-4 三点支撑式主轴
1
Ø
齿轮箱集成主轴的传动链布局 齿轮箱集成风轮主轴结构是一种紧凑的传动链形式 (见图5-5)。此种传动链的主要问题，是由于集成主轴难以 直接选用标准齿轮箱，因而在生产批量较小时，可能导致 成本的增加。 齿轮箱集成主轴结构布局的主要优点，是风轮部件直 接与齿轮箱的集成主轴连接，可以降低传动链的装配难度 以及对主机架的设计要求。 但应注意，与三点支撑式主轴的结构比较，齿轮箱集 成主轴的结构可能对疲劳循环应力比较敏感，同时还应考 虑维修等方面的问题。
Ø
齿轮箱集成主轴的传动链布局
图5-5 一种将主轴集成于齿轮箱的设计方案
Ø
采用固定主轴支撑风轮的结构 由于作用在主轴上的载荷复杂，往往导致大型机组主轴成本较 高。为解决此问题，图5-6所示为一种采用固定轴支撑风轮的布局。 如图所示，该方案采用中空的固定轴，主要承担风轮的弯矩和剪切 载荷，固定轴支撑结构与主机架直接相连，风轮的转矩则通过轻质 柔性轴传递给齿轮箱。 这种传动链布局中的 主轴一般只承载弯曲载荷 ，不直接参与向齿轮箱传 递风轮转矩，对于无齿轮 箱传动系统的直驱式风电 机组也是一种可行的设计 形式。
图51一种典型机组的设计形式1主机架2偏航驱动机构3风轮轴4风轮叶片5轮毂6变桨距机构7风轮主轴承8齿轮箱9制动装置10高速轴11发电机12测风装置13液压系统14电气控制系统主传动链的方案设计典型风电机组的主传动链一般包括风轮主轴系统增速传动机构齿轮箱以及轴系的支撑与连接如轴承联轴器和制动装置等如图52所主传动链中的主轴也称低速轴连接风轮和齿轮箱的输入端高速轴连接齿轮箱输出端与发电图52一种三点支撑型主传动链传动链形式设计的要求传动链的形式往往对传动系统设计有很大影响对于风电机组主传动链的设计首先需要研究可靠的主轴及其支撑系统形式并提供合理的轴系传动形式与连接方案
5-第5章-《风力发电机组机械传动系统》
风力发电机组机械传动系统1、 主轴是风轮的转轴，支撑风轮并将风轮的【扭矩】传递给齿轮箱，将【轴向推力】和【气动弯矩】传递给底座。
2、 计算主轴直径常用【3np d A 】，其中P 指的是【主轴传递的功率】，n 为【主轴的转速】，A 指的是与材料有关的系数，常取105-115。
3、 常用的主轴材料有【42CrMoA 】和【34CrNiMo6】。
4、 主轴的毛坯是【锻件】，经过反复锻打改善金属的【纤维组织】以提高承载能力。
5、 主轴精加工后各台阶过渡段均为光亮【无刀痕】的圆角，以防止【应力集中】发生。
6、 联轴器用于连接两传动轴，一般由两个【半联轴节】及【连接件】组成。
7、 传统的采用齿轮箱增速的风力发电机组传动形式按【主轴轴承的支撑】方式，分为【一点式】、【两点式】、【三点式】和【内置式】。
8、 三点式布置的机组，齿轮箱除了主轴传递的扭矩外，还要承受平衡风轮重力等形成的【支反力】。
9、 膜片式联轴器的补偿范围为轴向小于【4mm 】，角向小于【1°】，径向小于【6mm 】.10、 对于标准联轴器而言，选用时主要确定联轴器【类型】和【型号】。
11、 高弹性联轴器性能要求中，最大许用转矩为额定转矩的【3】倍以上，必须具有【100Ω】以上的绝缘电阻，并能承受【2】kV的电压。
12、膜片式联轴器的补偿原件是具有弹性的金属片，材料为【1Cr18Ni9】，可补偿【轴向】、【径向】和【角向】的偏差。
13、对于膜片式联轴器，当轴向的安装偏差接近1.4mm，角向偏差接近0.25°时，径向的安装偏差就不能超过【2.4mm】。
14、在兆瓦级机组上髙速轴端应用较多的联轴器有【膜片式联轴器】和【连杆式联轴器】。
15、连杆式联轴器利用【过载保护套】，当传递扭矩超过一定数值时可自动打滑，保护轴系免受损伤，并可自动复位工作。
连杆式联轴器利用连杆的绞接和橡胶及关节形非金属复合材料的可变形性补偿轴向、径向和角向偏差。
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学号密级公开xxxxxxxxx本科生毕业设计风力发电机传动系统的设计学院名称：培黎工程技术学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：马指导教师：同教授二○一三年五月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Transmission System of WindPower GeneratorCollege : School of Bailie Engineering & TechnologySubject : Mechanic Design Manufacturing and AutomationName : MaDirected by : Professor Tong ChanghongMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。
但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。
与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。
二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。
本文在对风力发电机的结构、原理深入了解、研究的基础上，对其传动系统的齿轮增速系统进行自主设计。
先确定齿轮箱的传动型式，选取一级行星和两级平行定轴传动方案，再分配传动比，通过计算，确定各齿轮齿数，并对其进行接触强度校核，结果符合安全要求。
关键词：风力发电机；传动系统；直驱式；双馈式；齿轮增速箱ABSTRACTThe fast development of wind power industry helps to bring about booming of wind power equipment manufacturing business. Transmission system is the core of the wind turbine system and gear box, concerned by the wind power industry and research institutions at home and abroad, is the core component of doubly-fed wind turbine transmission system. But as a result of the research of domestic gear box started late and technology is weak, especially in the megawatt wind turbine, it belongs to easy to overload and high rates of premature failure parts and is easy to out of order. And at the same time, direct drive wind turbines is with the advantages of high efficiency and low noise when low wind speed, but direct drive wind power generator in more and more large-scale development today, low-speed generator is too large to transport and hoist and the manufacturing cost is higher. After compared with them, considering the structure and the economic problems, we are going to have to rethink how to improve the transmission efficiency of gear box, so as to improve the transmission efficiency of transmission system.On the basis of deep understanding the structure and principle of wind turbine, i have been doing an independent design about gear growth system of wind turbine transmission system and it is presented in this paper.Firstly, determine the transmission type of the gear box, select level of planets and two level parallel fixed axle transmission scheme, distribute transmission ratio, through calculation, determine the gear teeth, and contact strength check, the result is in conformity with the safety requirements.Keyword:wind driven generator; drive system; direct drive; doubly-fed; step-up gear box目录第1章绪论 (1)1.1风力发电机研究的背景及其意义 (1)1.1.1 风力发电机研究的背景 (1)1.1.2 风力发电研究的意义 (1)1.2风力发电发展的过程、现状及趋势 (2)1.2.1 风力发电初创时期 (2)1.2.2 风力发电徘徊发展期 (2)1.2.3 风力发电的现状及趋势 (3)1.2.4 我国风力发电技术存在的问题 (4)1.3本文研究的主要内容 (5)第2章风力发电机组的组成和驱动结构型式 (6)2.1概述 (6)2.2风力发电机组的组成与结构 (7)2.3风力发电机的结构型式 (10)2.3.1 直驱型风力发电机 (10)2.3.2 双馈型风力发电机 (11)2.3.3 直驱型风力发电机和双馈型风力发电机的特性比较 (12)第3章风力发电机组传动系统设计 (14)3.1传动系统的结构 (14)3.2风力发电机传动系统布置型式及其特点比较 (14)3.3增速齿轮箱传动系统的典型结构型式及分析 (15)3.4增速齿轮箱传动系统设计 (17)3.4.1 设计的主要内容 (17)3.4.2 齿轮增速传动系统设计 (19)3.4.2.1 传动比的分配 (20)3.4.2.2 行星齿轮选用满足的几何条件 (20)3.4.2.3 传动部分参数计算 (20)3.4.2.4 齿轮参数确定 (21)3.4.3 箱体 (30)3.4.4 齿轮箱的冷却和润滑 (31)3.4.5 齿轮箱的使用及其维护 (31)3.5联轴器的选用 (32)总结与展望 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)第1章绪论1.1 风力发电机研究的背景及其意义1.1.1 风力发电机研究的背景风能是一种可再生的自然资源，是太阳能的转化形式,具体指的是太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均匀，从而使空气沿水平方向运动，空气流动所形成的动能。
据统计，地球上的风能理论蕴藏量约为2.74×1015MW,可开发利用的风能为2.×109MW，是地球水能的10倍，只要能够使用地球上1%的风能就能满足全球能源的需要。
风能是人类利用历史悠久的能源和动力之一，风能利用主要包括风力发电、风帆助航、风车提水、风力磨坊、风力锯木等。
人类对于风能的利用已有千年的历史，风能最早的利用方式是“风帆行舟”、利用“方格形风车”（Panemon）来带动石磨磨谷等。
12世纪，风车从中东传入欧洲。
据认为，是班师的十字军将风车的概念和设计带到了欧洲，风力和水力很快就在中世纪的英格兰成了机械能的主要来源。
今天，荷兰人将风车视为国宝，北欧国家保留的大量荷兰式的大风车，已成为人类文明是的见证。
如1895年，丹尼尔﹒哈利戴开始发展了后来演变成鼎鼎有名的“美国农场风车”。
在今天，假如没有这种风车，那么在美国、阿根廷和澳大利亚的许多地区，牲畜的牧场饲养也不是不可能的。
19世纪末，丹麦人首先研制了风力发电机。
1891年丹麦建成了世界第一座风力发电站。
到1973年发生石油危机后，风力发电进入了一个蓬勃发展的阶段，在世界不同地区建立了许多大、中型的风电场。
同时，气候的变化也推动了风电技术的进一步升温。
预计到21世纪中叶，风能将会成为世界能源供应的支柱之一，成为人类社会可持续发展的主要动力源[1]。
1.1.2 风力发电研究的意义从我国来看，改革开放以来,由于我国的经济增长基本建立在高消耗，高污染的传统发展模式上,出现了比较严重的环境污染和生态破坏,环境与发展的矛盾日益突出。
再加之不断增加的人口因素 ,这一切最终的结果是资源相对短缺，生态环境脆弱，环境容量不足，这也逐渐成为中国发展中的重大问题。
从世界范围内来看，风力发电作为无污染的可再生能源随着世界范围内石油、煤炭储量的不断减少和燃用石油、煤炭等对环境污染产生严重影响。
因此，节约能源，提高能源利用率，大力开发使用新能源和可再生能源，逐步以洁净能源替代矿物燃料，是我国能源建设与发展应遵循的原则，也是实施可持续发展战略的一个重要组成部分，对于环境保护和增加能源供应有着积极作用。
此种情况下风能的利用受到人们的关注，但我国的风力发电机大多引进国外整套设备，从中国大范围、持久开发风能的需要来看，单纯依赖国外进口风机绝不是根本出路。