风电齿轮箱介绍

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。
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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
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齿轮箱铭牌
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行星级
某1.5MW齿轮箱装配图
高速级
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中间级
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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
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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
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中广核桥六第二风电场
2017年8月25日
风电齿轮箱简介
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风力发电机结构图
双馈式风机
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永磁直驱式风机
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风电主齿轮箱结构
齿轮箱结构：
1、一级行星两级平行级 2、两级行星一级平行级 3、带主轴齿轮箱 4、紧凑型齿轮箱（半直驱齿轮箱）
齿轮箱与主轴联接方式：
1、收缩盘联接 2、法兰联接
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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。
面对面配置：面对面配置的配对轴承中，在两个外圈之间有一个隔圈，制造过程 相对简单。面对面配置中，轴承组可以承受作用在两个方向的轴向负荷，但每个 轴承仅能承受一个方向的轴向负荷。
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面对面
面对面
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串联
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轴承
6、四点接触球轴承 四点接触球轴承室径向单列角接触球轴承，特殊设计的滚道使其能承受作用在 两个方向的轴向负荷。虽然这种型号的轴承能承受某个一定的径向负荷，但目 前在风电齿轮箱上主要用于承受轴向负荷。
NCF型轴承除了能承受径向载荷之外，还可承受一定的轴向载荷，其轴向负荷承 载能力主要取决于滚子端面与挡边的接触面能承受多大的负荷。
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轴承
4、双列满装圆柱滚子轴承NNCF 双列满装圆柱滚子轴承由于没有保持架，可容纳最多的滚子，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，一 般用作承载极高的行星轮轴承。这里主要介绍的NNCF型轴承
高速轴 齿轮
中间齿轮轴
中间轴电机侧 轴承 中间级闷盖
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轴承
风电齿轮箱常用轴承类型：
1、短圆柱滚子轴承 NU 2、短圆柱滚子轴承NJ 3、单列满装圆柱滚子轴承NCF 4、双列满装圆柱滚子轴承NNCF 5、圆锥滚子轴承 6、四点接触球轴承 7、深沟球轴承 8、无外圈双列满装圆柱滚子轴承 9、球面滚子轴承
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轴承
8、无外圈双列满装圆柱滚子轴承 目前在3MW及3MW以上功率的机型中使用。顾名思义，无外圈轴承只有内 圈以及滚动体，没有外圈，无外圈轴承安装在行星轮内，以行星轮内孔作 为轴承的外圈。
与有外圈的行星轮轴承比较，在同等尺寸下，无外圈轴承的滚子更多，承 载能力更大，适用于大MW级（3MW及其以上）的齿轮箱。缺点是对行星 轮材料、热处理以及加工的要求比较高。
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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
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法兰联接 可用于更大功率机型
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齿轮箱与电机联接方式
键联接
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收缩盘联接
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齿轮箱固定方式
弹性支撑轴联接
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方块联接
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齿轮箱铭牌
一般风电齿轮箱铭牌包含以下信息： 1、型号------------齿轮箱型号； 2、功率------------额定状态下齿轮箱的运行功率，非风机（发电机）功率； 3、速比------------齿轮箱的输出转速与输入转速的比值； 4、输入转速------额定状态下齿轮箱行星架的输入转速（叶片转速）； 5、输出转速------额定状态下齿轮箱高速轴的输出转速（发电机转速）； 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
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
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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。
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轴承
1、短圆柱滚子轴承 NU 2、短圆柱滚子轴承NJ
单列圆柱滚子轴承的滚子与滚道为线接触轴承，可以承受很重的径向负荷。 同时，挡变结合滚子的特殊设计和表面处理，能产生良好的润滑效果与减少 摩擦，降低轴承的运行温度，因此适用于高速旋转。 该系列轴承是内圈和外圈可以分开的轴承。
单列圆柱滚子轴承各种不同设计的轴承，主要区别在于挡边的布置。 NU型轴承在外圈的两侧带挡边，内圈无挡边。可允许轴相对于轴承座之间在 两个方向产生轴向位移。 NJ型轴承在外圈的两侧带挡边，内圈的一侧带挡边。因此可以在一个方向做 轴向定位。同时，NJ型轴承还可以承受一个方向上一定程度的轴向负荷。
中间级
中间轴叶片 侧轴承
花键轴叶片 侧轴承 太阳轮
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风电齿轮箱结构详细描述
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中间轴电机 侧轴承
中间齿轮轴
中间级闷盖 箱体 花键轴电机侧轴承 花键轴 花键轴透 盖
管轴
管轴轴承
管轴透盖
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高速轴叶片侧 轴承
风电齿轮箱结构详细描述
中间轴叶片侧 轴承
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高速轴叶片侧 轴承 高速轴透盖 甩油环
球面滚子轴承除了有很高的径向负荷承载能力之外，还可以承受作用在两个方向 的重轴向负荷。
球面滚子轴承带有润滑孔和润滑槽，能更方便和简易地进行润滑。
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轴承
轴承游隙： 1、游隙的概念：轴承的游隙是指一个轴承套圈相对于另一个轴承套圈在径向或轴 向可移动的距离，故游隙又分为径向游隙和轴向游隙。
QJ系列四点接触球轴承的内圈为剖分的，剖分的内圈使轴承能装进更多的钢球， 因此有很高的负载能力。轴承是分离型的设计，外圈连钢球-保持架组件为一个 整体，和两剖分的内圈可以分别独立安装。
在风电齿轮箱的设计中，QJ系列四点接触球轴承是与另一个径向轴承共同使用， QJ轴承只纯粹作为推力轴承，外圈安装在轴承座上留有一定的间隙。为防止外 圈在轴承座中转动，可选择外圈带两个互成180度的定位槽的轴承。
机型比，半直驱的齿轮箱的传动比低；与直驱机型比，半直驱的发电机转速
高。这个特点决定了半直驱一方面能够提高齿轮箱的可靠性与使用寿命，同
时相对直驱发电机而言，能够兼顾对应的发电机设计，改善大功率直驱发电
机设计与制造条件。
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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。
圆锥滚子轴承室分离式的设计，即内圈、滚子-保持架合成一个独立的组件，与 外圈可以分别独立的安装。
在应用单列圆锥滚子轴承的轴承配置中，必须考虑这类轴承的特殊性，其必须与 另一个圆锥轴承配对才可以使用，或以配组轴承方式。
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轴承
5、圆锥滚子轴承 在轴承配置中，如果单个圆锥滚子轴承的负载能力不足，或轴需要作两个方向的 轴向定位，可以应用双列配对轴承。配对方式包括面对面、背对背以及串联。目 前在风电齿轮箱上最常用的方式为面对面配置。
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轴承
9、球面滚子轴承 球面滚子轴承有两列滚子，外圈有一共用的球面滚道，内圈有两个滚道，与轴承 的垂直轴线成某一角度。这种轴承结合了多种设计的特点，在许多高要求的应用 中，还没有其他轴承可以完全替代。球面滚子轴承能自动调心，因此可以承受较 大的对准误差，如轴与轴承座之间的角度误差或轴的挠曲。