1.5MW风机齿轮箱设计ppt.
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风机齿轮箱讲义课件
特点
工作原理
风机齿轮箱的工作原理是将风力通过风轮叶片转化为扭矩，再通过齿轮箱内部的齿轮传动系统将扭矩传递给发电机或其他机械装置，从而将风能转化为机械能。
齿轮传动系统
齿轮传动系统是风机齿轮箱的核心部分，包括行星齿轮、主轴齿轮和轴承等部件，通过这些部件的相互配合，实现扭矩的传递和转换。
水平轴风机齿轮箱是常见的一种类型，其风轮叶片与地面平行，转速相对较低，适用于中低风速地区。
确保工作区域安全，准备好所需的工具和材料，如螺丝刀、扳手、润滑油等。
准备工作
检查风机齿轮箱的基础是否平整、牢固，确保符合安装要求。
基础检查
按照说明书逐步组装风机齿轮箱的各个部件，确保每个部件都正确安装。
部件组装
将风机齿轮箱与风机的其他部分连接并固定，确保连接牢固、稳定。
连接与固定
始终遵循安全操作规程，确保工作人员的安全。
持续增长的市场需求
01
随着全球能源结构的转型和可再生能源的发展，风力发电行业将继续保持快速增长。作为风力发电机组的核心部件，风机齿轮箱的市场需求也将持续增长。
竞争格局的变化
02
随着技术的不断进步和市场需求的增长，风机齿轮箱行业的竞争格局将发生变化。具备技术创新能力和规模优势的企业将在竞争中占据优势地位。
定期向箱体内注入润滑油，保证齿轮和轴承的正常运转。
润滑油注入装置
03
CHAPTER
风机齿轮箱的维护与保养
检查风机齿轮箱的外观，确保没有异常的噪音、振动或泄漏。
每日检查
油位检查
清洁与紧固
确保油位在正常范围内，不足时及时补充。
定期清洁风机齿轮箱表面，并检查紧固件是否松动。
03
02
01
根据设备要求，定期更换润滑油。
工作原理
风机齿轮箱的工作原理是将风力通过风轮叶片转化为扭矩，再通过齿轮箱内部的齿轮传动系统将扭矩传递给发电机或其他机械装置，从而将风能转化为机械能。
齿轮传动系统
齿轮传动系统是风机齿轮箱的核心部分，包括行星齿轮、主轴齿轮和轴承等部件，通过这些部件的相互配合，实现扭矩的传递和转换。
水平轴风机齿轮箱是常见的一种类型，其风轮叶片与地面平行，转速相对较低，适用于中低风速地区。
确保工作区域安全，准备好所需的工具和材料，如螺丝刀、扳手、润滑油等。
准备工作
检查风机齿轮箱的基础是否平整、牢固，确保符合安装要求。
基础检查
按照说明书逐步组装风机齿轮箱的各个部件，确保每个部件都正确安装。
部件组装
将风机齿轮箱与风机的其他部分连接并固定，确保连接牢固、稳定。
连接与固定
始终遵循安全操作规程，确保工作人员的安全。
持续增长的市场需求
01
随着全球能源结构的转型和可再生能源的发展，风力发电行业将继续保持快速增长。作为风力发电机组的核心部件，风机齿轮箱的市场需求也将持续增长。
竞争格局的变化
02
随着技术的不断进步和市场需求的增长，风机齿轮箱行业的竞争格局将发生变化。具备技术创新能力和规模优势的企业将在竞争中占据优势地位。
定期向箱体内注入润滑油，保证齿轮和轴承的正常运转。
润滑油注入装置
03
CHAPTER
风机齿轮箱的维护与保养
检查风机齿轮箱的外观，确保没有异常的噪音、振动或泄漏。
每日检查
油位检查
清洁与紧固
确保油位在正常范围内，不足时及时补充。
定期清洁风机齿轮箱表面，并检查紧固件是否松动。
03
02
01
根据设备要求，定期更换润滑油。
东汽1.5MW南高齿和重齿结构介绍和预防
（主轴轴承磨损严重或损坏时会出现齿轮箱整体往发电机侧位移，主轴 往发电机侧位移）。图2
2019/7/14
10
5 保证供油压力，在齿轮箱长期运行情况下压力偏低有：1 油温过高导 致 2 油泵磨损导致供油流量损失 3 油管渗漏导致泄压 4 溢流阀处于半 开半闭状态在泄压。（电机泵见下面的润滑系统介绍）
开关线
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31
液位计
1、用途： 齿轮箱正常运行需要特定的油量，油量过多则会导致齿轮箱存在漏油的风险，油量过少 则会导致齿轮箱的润滑不足。液位计的用途就是观察齿轮箱润滑油的液位，在初次加油 以及后续运维的时候给操作者提供直观的液位。
8
通过东汽1.5重齿和南高齿结构在运行中需要做的预防工作如下：
1 检查高速轴窜动（使用百分表测量，并通过刹车盘电机侧和叶片 侧刹车磨损深度不一致进行判断） 2 对齿轮箱箱内部高速轴、中速级、低速级齿轮电机和叶片侧轴承 进行划线标记，确认轴承是否存在跑外圈磨损箱体情况。如下图轴承 已经跑外圈
3 收缩盘和主轴链接划线标记，避免收缩盘和主轴链接松动。图1 4 扭力臂和机架2侧间隙变化，判断传动链是否往发电机侧整体位移
2019/7/14
加热器
24
加热器
3、接线方式 加热器根据结构的差异一般有两种接线方式，两相三线制和三相四线制。
4、安装方式 a、法兰联接 电加热器的加热芯通过加热芯的法兰与外壳联接，再通过外壳的法兰与齿轮箱进行联接。因此，当 加热器的内部电热元件出现损坏时，由于不需要更换外壳，可以不用将齿轮箱的润滑油放出，直接 更换加热器的加热芯。 b、螺纹联接
压差开关
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19
压力传感器/压力开关/压力表
1、用途： 齿轮箱在正常运行时（流量充足且温度适宜），齿轮箱的进油压力较高，此时，齿 轮箱得到充分的润滑。当齿轮箱出现异常，譬如流量不够（部分地方漏油或者电机 泵出现损坏）、温度过高（润滑油未经冷却器冷却或冷却器冷却功率下降）等，都 会对齿轮箱的润滑造成影响，进而影响齿轮箱的寿命。而上述异常状况最直接的体 现就是齿轮箱总的进油压力过低。压力传感器/压力开关/压力表就是用于测量齿轮 箱总的进油压力。
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5 保证供油压力，在齿轮箱长期运行情况下压力偏低有：1 油温过高导 致 2 油泵磨损导致供油流量损失 3 油管渗漏导致泄压 4 溢流阀处于半 开半闭状态在泄压。（电机泵见下面的润滑系统介绍）
开关线
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液位计
1、用途： 齿轮箱正常运行需要特定的油量，油量过多则会导致齿轮箱存在漏油的风险，油量过少 则会导致齿轮箱的润滑不足。液位计的用途就是观察齿轮箱润滑油的液位，在初次加油 以及后续运维的时候给操作者提供直观的液位。
8
通过东汽1.5重齿和南高齿结构在运行中需要做的预防工作如下：
1 检查高速轴窜动（使用百分表测量，并通过刹车盘电机侧和叶片 侧刹车磨损深度不一致进行判断） 2 对齿轮箱箱内部高速轴、中速级、低速级齿轮电机和叶片侧轴承 进行划线标记，确认轴承是否存在跑外圈磨损箱体情况。如下图轴承 已经跑外圈
3 收缩盘和主轴链接划线标记，避免收缩盘和主轴链接松动。图1 4 扭力臂和机架2侧间隙变化，判断传动链是否往发电机侧整体位移
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加热器
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加热器
3、接线方式 加热器根据结构的差异一般有两种接线方式，两相三线制和三相四线制。
4、安装方式 a、法兰联接 电加热器的加热芯通过加热芯的法兰与外壳联接，再通过外壳的法兰与齿轮箱进行联接。因此，当 加热器的内部电热元件出现损坏时，由于不需要更换外壳，可以不用将齿轮箱的润滑油放出，直接 更换加热器的加热芯。 b、螺纹联接
压差开关
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压力传感器/压力开关/压力表
1、用途： 齿轮箱在正常运行时（流量充足且温度适宜），齿轮箱的进油压力较高，此时，齿 轮箱得到充分的润滑。当齿轮箱出现异常，譬如流量不够（部分地方漏油或者电机 泵出现损坏）、温度过高（润滑油未经冷却器冷却或冷却器冷却功率下降）等，都 会对齿轮箱的润滑造成影响，进而影响齿轮箱的寿命。而上述异常状况最直接的体 现就是齿轮箱总的进油压力过低。压力传感器/压力开关/压力表就是用于测量齿轮 箱总的进油压力。
风电行业1.5MW风机齿轮箱设计理念
传动方案1：一级行星+两级平行轴斜齿传动（～2MW）一、主要传动方案传动方案2：两级行星或两级行星+一级平行轴斜齿传动（2MW及以上,偏置为方便空心）Winenergy2.5MW传动方案3：分流混合轮系传动方案4：多级行星差动轮系传动方案5：Voith偶合器辅助定速输出二、目前主要传动结构1、GE老方案3、Winenergy(Flender)方案4、国内“Flender方案”应用实例15、国内“Flender方案”应用实例27、罗曼公司方案（两级行星＋两级平行轴分流再合流）混合传动混合传动8、万电660kW 、金风600kW 方案两级行星齿轮传动一级行星+两级斜齿轮（90年代国产风力机增速箱应用实例）风力机轴系布置1：顺序排列式（一字排开式）Lay-out 1Traditional Transmission Lay-out 1 of WEC:Rotor-Main Shaft with Two Bearings-Gearbox-Generator风力机轴系布置2：“三点式”大轴一个支撑点（前轴承），齿轮箱箱体上两个支撑点。
Traditional Transmission Lay-out 2 of WEC：Rotor-Main Shaft with One Bearing Bracket-Gearbox-Genegator风力机传动轴系图•变桨距风轮－大轴－增速箱－双馈发电机典型的风力发电机组结构图增速箱设计计算1兆瓦级风电增速箱产品设计1.6兆瓦风电增速箱计算标准增速箱设计计算2增强传递能力的几项措施背靠背试验台•加载试验台齿轮箱背靠背试验。
《风电场课件》up1.5mw齿轮箱部分
关重要的部分之一，它负责将风轮的旋转速度转换为 发电机所需的适当速度。它的设计和性能对整个风电场的稳定运行至关重要。
UP1.5MW风电机组概述
UP1.5MW风电机组是一种常见且效率高的风能转换系统。它具有可靠的性能和成本效益，适用于各种气候条 件下的风电场。
《风电场课件》up1.5mw 齿轮箱部分
本课件将介绍风电场的组成部分，着重讲解了UP1.5MW齿轮箱的作用、重要 性以及工作原理。同样也探讨了齿轮箱的润滑系统、故障诊断和维护保养等 方面。
了解风电机组的组成部分
风电机组由多个关键部件组成，包括风轮、变频器、变桨系统和发电机等。每个部件在风电场中发挥着重要的 作用。
风能通过风轮转动，驱动齿轮箱的转动。风轮受到风的推动，转动时产生机械能，将其传递给齿轮箱，从而实 现发电机的运转。
齿轮箱的传动轴和联轴器
齿轮箱通过传动轴和联轴器与发电机相连接。传动轴将齿轮箱的动力传递给发电机，联轴器则确保传动过程的 平稳和可靠。
UP1.5MW齿轮箱的位置及构成
UP1.5MW齿轮箱位于风电机组的机械部分，通常位于塔底的机舱内。它由齿 轮、轴承和润滑系统等组件构成。
UP1.5MW齿轮箱的工作原理
UP1.5MW齿轮箱通过齿轮传动，将来自风轮的旋转力转换为发电机所需的转速和扭矩。这种机械转换是实现 风能发电的核心机制。
风能驱动齿轮箱的转动
UP1.5MW风电机组概述
UP1.5MW风电机组是一种常见且效率高的风能转换系统。它具有可靠的性能和成本效益，适用于各种气候条 件下的风电场。
《风电场课件》up1.5mw 齿轮箱部分
本课件将介绍风电场的组成部分，着重讲解了UP1.5MW齿轮箱的作用、重要 性以及工作原理。同样也探讨了齿轮箱的润滑系统、故障诊断和维护保养等 方面。
了解风电机组的组成部分
风电机组由多个关键部件组成，包括风轮、变频器、变桨系统和发电机等。每个部件在风电场中发挥着重要的 作用。
风能通过风轮转动，驱动齿轮箱的转动。风轮受到风的推动，转动时产生机械能，将其传递给齿轮箱，从而实 现发电机的运转。
齿轮箱的传动轴和联轴器
齿轮箱通过传动轴和联轴器与发电机相连接。传动轴将齿轮箱的动力传递给发电机，联轴器则确保传动过程的 平稳和可靠。
UP1.5MW齿轮箱的位置及构成
UP1.5MW齿轮箱位于风电机组的机械部分，通常位于塔底的机舱内。它由齿 轮、轴承和润滑系统等组件构成。
UP1.5MW齿轮箱的工作原理
UP1.5MW齿轮箱通过齿轮传动，将来自风轮的旋转力转换为发电机所需的转速和扭矩。这种机械转换是实现 风能发电的核心机制。
风能驱动齿轮箱的转动
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
风电齿轮箱介绍 PPT
2019/3/9
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齿轮箱铭牌
2019/3/9
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某1.5MW齿轮箱装配图 高速级 行星级
中间级
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风电齿轮箱结构详细描述 行星级
箱体
扭力臂 喷油环 收缩盘 齿圈 行星轮 销轴 行星轮轴承 行星架 行星架电机侧 轴承 喷油环 太阳轮
行星架叶片 侧轴承 行星架透盖
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风电齿轮箱简介
Байду номын сангаас
风力发电机结构图
双馈式风机
永磁直驱式风机
2019/3/9
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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
齿轮箱与电机联接方式： 1、键联接 2、收缩盘联接
面对面
2019/3/9
面对面
串联
24
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。 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。
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。
《风电场课件》up1.5mw齿轮箱部分
1.5MW齿轮箱的材料与制造工艺
01 材料
主要材料包括优质合金钢、不锈钢和铜等，根据 不同部位和功能选择合适的材料。
02 制造工艺
采用精密铸造、锻造、切削加工、热处理等工艺， 确保齿轮箱的制造精度和性能。
03 质量控制
制造过程中需进行严格的质量控制，确保每个环 节的工艺质量和产品的一致性。
1.5MW齿轮箱的性能参数与标准
海拔高度
考虑到海拔高度对空气密度和压力的影响，应选择适合高海拔地区 使用的齿轮箱型号。
风沙和盐雾环境
对于风沙和盐雾环境下的风场，应选择具有防沙和防盐雾功能的齿 轮箱型号，以确保其正常运转。
THANKS
感谢观看
《风电场课件》 up1.5mw齿轮箱部
分
目录
• 齿轮箱概述 • 1.5MW齿轮箱详解 • 齿轮箱的维护与保养 • 齿轮箱的优化与改进 • 风电场中齿轮箱的选型与配置
01
齿轮箱概述
齿轮箱的定义与功能
定义
齿轮箱是一种将动力由输入轴传递到输出轴的机械设备， 通过多级齿轮的传动实现减速或增速的功能。
功能
每日检查油位、油温和油质，确保齿轮箱润滑正 01 常。
检查齿轮箱各部件是否有异常声音或振动，及时 02 发现并处理。
检查冷却系统是否正常工作，确保齿轮箱温度在 03 正常范围内。
定期保养与维修
01 定期更换润滑油，清洗油过滤器，保持油路畅通。
02 检查齿轮、轴承等关键部件的磨损情况，及时修 复或更换。
02
1.5MW齿轮箱详解
1.5MW齿轮箱的结构与设计
01 结构
1.5MW齿轮箱主要由输入轴、主齿轮、从齿轮、 轴承和箱体等部分组成。
02 设计理念
大型风力发电机组齿轮箱常见结构分析-PPT精品文档
分析
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式）
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式） 该形式齿轮箱为最常见类型，扭转臂与风 力发电机底盘通过弹性支撑连接。该结构 紧凑、弹性支承使齿轮箱整体有一定柔性， 不足之处是行星轮轴上轴承要求高，容易 失效
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰 式）
风力发电机组齿轮箱结构形式比 较分析
风电齿轮箱模型计算分析
设计design
载荷谱load
功率流power
齿轮分析gear
轴承分析bear
系统变形system
主要评审内容
齿轮静强度 行星轮系均载分析 齿轮齿根弯曲疲劳强度校核 齿轮齿面接触 疲劳强度度校核 轴的静强度校核 轴的疲劳强度校核 轴承载荷及寿命校核 重要零部件有限元分析
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰 式） 该结构形式的齿轮箱与常用齿轮箱区别在 于齿轮箱前端盖与机组底盘连接形式，法 兰螺栓连接的方式与扭转臂连接方式相比， 刚度要高，柔性要差，但该结构可以减轻 底盘振动对齿轮箱内部轴承与齿轮啮合的 影响
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行 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 要求高。
一级行星两级平行
风电齿轮箱
• 一级行星两级平行 该结构同两级行星一级平行结构都是较常 见风电齿轮箱结构形式。该结构较两级行 星一级平行而言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。
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式）
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式） 该形式齿轮箱为最常见类型，扭转臂与风 力发电机底盘通过弹性支撑连接。该结构 紧凑、弹性支承使齿轮箱整体有一定柔性， 不足之处是行星轮轴上轴承要求高，容易 失效
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰 式）
风力发电机组齿轮箱结构形式比 较分析
风电齿轮箱模型计算分析
设计design
载荷谱load
功率流power
齿轮分析gear
轴承分析bear
系统变形system
主要评审内容
齿轮静强度 行星轮系均载分析 齿轮齿根弯曲疲劳强度校核 齿轮齿面接触 疲劳强度度校核 轴的静强度校核 轴的疲劳强度校核 轴承载荷及寿命校核 重要零部件有限元分析
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰 式） 该结构形式的齿轮箱与常用齿轮箱区别在 于齿轮箱前端盖与机组底盘连接形式，法 兰螺栓连接的方式与扭转臂连接方式相比， 刚度要高，柔性要差，但该结构可以减轻 底盘振动对齿轮箱内部轴承与齿轮啮合的 影响
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行 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 要求高。
一级行星两级平行
风电齿轮箱
• 一级行星两级平行 该结构同两级行星一级平行结构都是较常 见风电齿轮箱结构形式。该结构较两级行 星一级平行而言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。
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(4)轴向外部轴向力合力为：
FA Fa1 Fa 4 1.64104 7.52103 8.88103 N
(5)计算轴承支反力：
(6)计算危险截面弯矩
(7)计算应力
(8)计算安全系数
2.齿轮箱其他零部件的选用
2.1 轴承的选用 轴承式传动链设计需要重点考虑的问题。如主轴的前轴承需要承 受风轮产生的弯矩和推力 ，通常采用深沟球轴承作为径向与轴向支 撑。 2.2 转臂的结构设计及支承结构 行星架是行星齿轮传动中的一个重要构件，在行星轮系中起着承 上启下的作用，直接影响齿轮箱的寿命和齿轮箱的噪声，一个结构合 理的行星架应当是外廓尺寸小，质量小，具有足够的强度和刚度，动 平衡性好，能保证行星轮间的载荷分布均匀，而且应具有良好的加工 和装配工艺。从而，可使行星齿轮传动具有较大的承载能力、较好的 传动平稳性以及较小的振动和噪声，为此对行星架的制作有以下要求： 1.行星架的材料应选用QT700、42 、ZG34 ，其力学性能应 分别符合GB/T1348-2009、BG/T3077-1999、JB/T6402-2008的规 定，也可使用其他具有等效力学性能的材料。
经典文献 张立勇，王长路，刘法根。《风力发电及风电齿轮箱概 述》：介绍了风电齿轮箱的技术现状，指出了风电齿轮箱 设计制造方面存在的主要问题。 刘贤焕，叶仲和。《大型风力发电机组用齿轮箱优化设 计及方案分析》：介绍了大型风力发电机组用齿轮箱的工 作特点及目前常用的传动方案，提出了封闭式行星齿轮系 的传动方案，并以齿轮总体积最小为目标，完成了这种方 案的优化设计。 汤克平 《风电增速箱结构设计叙谈》：对风电增速箱 结构作了较为详尽的阐述，对风电增速箱选用及设计具有 实用参考价值。
(1)齿轮1（高速级从动轮）的受力计算： 由参考文献[1]P140公式8.16可知
中间齿轮轴受力及弯矩分析图 (2)齿轮4的受力计算： 由参考文献[1]P140公式8.16可知
(3)齿轮的轴向力平移至轴上所产生的弯矩为：
M H 1 Fa1 MH4 d1 303 1.64 10 4 2.48 10 6 N mm 2 2 d 659 .56 Fa 4 4 7.52 10 3 2.48 10 6 N mm 2 2
国外兆瓦级风电齿轮箱是随风电机组的开发而
发展起来的，Renk、Flender等风电齿轮箱制造 公司在产品开发过程中采用三维造型设计、有 限元分析、动态设计等先进技术，并通过模拟 和试验测试对设计方案进行验证。此外，国外 通过理论分析及试验测试对风电齿轮箱的运行 性能进行了系统的研究，为风电齿轮箱的设计 提供了可靠的依据。
1.齿轮箱结构设计
1.1增速齿轮箱方案选择 1.2行星轮传动设计 1.3行星轮传动强度的校核计算 1.4两级平行轴传动设计
1.5两级平行轴传动强度的校核计算
1.6轴径设计
1.1增速齿轮箱方案设计 对于兆瓦级风电齿轮箱，传动比多在50-80左右，
一般有两种传动形式：一级行星+两级平行轴圆柱 齿轮传动，两级行星+一级平行轴圆柱齿轮传动。 相对于平行轴圆柱齿轮传动，行星传动的以下优点： 传动效率高，体积小，重量轻，结构简单，制造方 便，传递功率范围大，使功率分流；合理使用了内 啮合；共轴线式的传动装置，使轴向尺寸大大缩小 而；运动平稳、抗冲击和振动能力较强。在具有上 述特点和优越性的同时，行星齿轮传动也存在一些 缺点：结构形式比定轴齿轮传动复杂；对制造质量 要求高：由于体积小、散热面积小导致油温升高， 故要求严格的润滑与冷却装置。这两种行星传动与 平行轴传动相混合的传动形式，综合了两者的优点。
2.国内研究发展现状 由于我国在商业化大型风力发电产业上起步较晚，技术 上较欧美等风能技术发达的国家存在巨大差距。截至
2010年，我国风电机组1MW以下的机组占总装机容 量的70%，1MW~2MW之间的风电机型却只占36%， 2MW以上机型更少，仅占10%。根据国家发改委规划， 我国未来的风电新增装机将以1.5MW、2MW机型为 主，1MW以下机型所占比重将逐渐降低。
1.4.1参数计算
1.4.2第一级齿轮传动参数计算
由齿面接触疲劳强度法面模数 小于由齿根弯曲疲劳强度 计算法面模数 ,取 m=14满足接触疲劳强度，但为了同时满足 弯曲疲劳强度，需按弯曲疲劳强度算来计算分度圆直径。
1.5.1第一级齿轮传动齿根弯曲疲劳强度计算
1.5.2第齿轮箱结构设计 2.齿轮箱其他零部件的选用
3.绘制齿轮箱装配图
设计思路
首先，依据风机输出功率，在常见的1.5MW风机齿 轮箱结构中选择一种结构，本文选取的齿轮箱结构 为一级行星轮+两级平行轴传动，然后依次计算行 星轮传动参数以及两级平行轴参数。 其次，依据该结构中各传动系统之间的关系分配 传动比，选取齿轮及轴的材料进行计算，得出传动 参数如模数、齿数、螺旋角等。 最后，通过对运动副的受力分析，依照相关标准 进行静强度校核。运用AUTO.CAD绘制出零件图和装 配图。
1.5MW风电机组齿轮箱设计
学生：罗建(2009105133)
指导教师：赵春华 教学单位：三峡大学机械与材料学院
目录
一、课题来源
二、选题意义
三、国内外研究现状概述
四、主要研究内容
一、课题来源
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达到可以发 电的转速。本课题依托国家自然科学基金项 目（项目编号：51075234），围绕其进行相 关方面的研究。
资料来源：全球风能理事会 风电发展展望。2008年3月
15000
10000
5000
0
德国
美国
西班牙
印度
中国
丹麦
意大利
法国
英国
葡萄牙
图1.1世界风电前十名国家05-07发展情况比较
经典文献 W Musial, S Butterfield, B Mcniff. Improving wind turbine gearbox reliability：对风机齿轮箱运行过程中的 失效情况进行了深入研究，提出了多种提高风机齿轮箱可 靠性的可行性方法。 ADAM Ragheb, MAGDI Ragheb. WIND TURBINE GEARBOX TECHNOLOGIES：提出并总结了现有的比较 成熟的风力涡轮机技术，对风力发电效率的提升具有重要 意义。
图2.1 齿轮箱传动简图 行星齿轮传动由于有多对齿轮同时参与啮合承受载荷，要实现这一目 标行星轮系各齿轮齿数必须要满足一定的几何条件。
1.2行星轮传动设计
(2)按接触强度初算a-c传动的中心距与模数m
1.4两级平行轴传动设计
利用已知转速传动比以及功率求出各级传动转矩，选取齿轮材料进 行设计，分别从齿面接触强度和齿根弯曲强度两方面进行设计，求出齿 轮合理直径，然后再进行齿面接触强度及齿根弯曲强度校核，确定齿轮 参数。
二、选题意义
1.有助于开发自主知识产权的兆瓦级增速齿轮箱，加
速我国风电产业的发展。
2.增速齿轮的设计和制造技术是整个风力发电机组的
关键技术，关系到整个风力发电机组的命运。
3.建立准确的分析模型，准确求解受载轮齿的载荷分
布对修形规律的研究具有重要意义。
三、国内外研究现状概述
1.国外研究现状
三、国内外研究现状概述
1891年，丹麦人首先发明风电机组，到如今已经有
一百二十三年的历史，而作为风电机组的重要组成部 分，风电齿轮箱的发展尤为迅速。时至今日，国外主 流风电机组已达到兆瓦级，其中丹麦已达到3MW， 美国为1.5MW，而最高为5MW机组已于2006初在德 国投入试运行。
25000 2005 20000 2006 2007
依据提供的技术数据，经过方案比较，通常1.5MW齿轮
箱采用一级行星+两级平行轴的传动方案。为补偿不可避 免的制造误差，行星传动一般采用均载机构，均衡各行星 轮传递的载荷，提高齿轮的承载能力、啮合平稳性和可靠 性，同时可降低对齿轮的精度要求，从而降低制造成本。 对于具有三个行星轮的传动，常用的均载机构为基本构 件浮动。由于太阳轮重量轻，惯性小，作为均载浮动件时 浮动灵敏，结构简单，被广泛应用于中低速工况下的浮动 均载，尤其是具有三个行星轮时，效果最为显著。设计齿 轮箱的输入转速为29r/min,输出转速为1800r/min，转动 比转动比 1800/29=62，由于减速比较大，按照此转动比， 齿轮箱的结构形式可设计为：一级行星传动+两级平行轴 传动。
1.6轴径设计 首先初算轴的直径，然后根据轴的受力计算轴的弯矩扭矩，最终计算安全系 数达到校核的目的 1.6.1两级平行轴中间轴设计 选取轴的材料为 ，渗碳淬火 由参考文献[1]P5-19公式10.2可得：
d Ⅲ A3
PⅢ 1641 .27 1063 149m m nⅢ 591.1
中间齿轮轴示意图