风力发电机齿轮增速箱
风力发电机组齿轮箱技术参数
风力发电机组齿轮箱技术参数
风力发电机组齿轮箱的技术参数包括增速比、额定输入功率、额定输入转速、额定输出转速、机械效率、环境温度、冷却方式、重量、外形尺寸和输出级中心距等。
增速比指的是齿轮箱输入转速与输出转速的比值，它决定了齿轮箱的增速能力。
额定输入功率是指齿轮箱在正常工作条件下能够承受的最大输入功率。
额定输入转速和额定输出转速则分别表示齿轮箱在正常工作条件下的输入和输出
转速。
机械效率表示齿轮箱将输入功率转化为输出功率的能力，通常以百分比表示。
环境温度是指齿轮箱所处环境的温度范围，它会影响齿轮箱的工作性能和寿命。
冷却方式是指齿轮箱的散热方式，通常有风冷和水冷两种方式。
重量和外形尺寸则表示齿轮箱的物理特性，对于安装和运输等方面有重要意义。
输出级中心距则是指齿轮箱输出轴之间的距离，它决定了齿轮箱与发电机的连接方式。
此外，风力发电机组齿轮箱还需要考虑其结构型式，如两级行星+一级平行轴结构等。
同时，齿轮箱还需要具备良
好的可靠性和耐久性，以适应风力发电的恶劣环境和长期运行的要求。
请注意，以上仅为风力发电机组齿轮箱的一般技术参数，具体参数会因不同的风力发电机组型号和规格而有所不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体的需求和条件来选择合适的齿轮箱。
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
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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。
大功率风力发电机增速齿轮箱性能试验台研制总结
・
日
数据 采集 系统实现 了多通道、 多类型信 号的高精度同 齿轮箱则是这两 大领域 都要涉及到的重要设 备。
步 采集及丰 富的后 处理功能 ： 通过优 化设计 ，使 该试 的 国有、 民营企 业都进 入 了齿轮箱 的生产 制造领］ 验 台能适应 于多种不同类型齿轮箱 的试验， 创造 了多 齿轮箱在研制过程 中，必须进 行台架试验取得试聪
长 的特点。 因此， 对各组成部分 的零部件 的精 度、功 中 央 控 制 台 、 数 采 控 制 台 、扭 矩 传 感 器 、 水 力 测 功 机 能要 求高。重庆齿轮箱 有限责任公 司 （ 以下简称 ： 重 和 Ｌ Ｄ显 示屏等。系统组成框 图如 图 １ 示。 Ｅ 所 齿公 司）是 生产风 电增速、偏航、变浆齿轮箱 的专业
监控系统 由中央控制 台和 Ｌ Ｄ大屏幕组成。 Ｅ 中央 控制台用于对齿轮箱试验 平台系统操作控制
量。随着产 品功率 的增大 ，对风 力发电机增速齿轮箱 与运 行 状 态 监 视 。 主 要 由 Ｓ ４ ０ Ｌ 、手 动 面 板 、甲、 ７ ０Ｐ Ｃ
５ 第０期 数控机床市场 ４・ ２
以往 的齿轮箱性能试验 台一般都是 针对某一特定
的被试 齿轮箱来进行设计，工 况明确 ，且负荷特性单
一
必须装备。 另外，齿轮 箱性能试验 台的主要 功能是
用变频调速技术使 系统依 据控制指令，提供需要 型号、不负荷特性齿轮箱 的性能 试验 。因此，在系统 速和转矩 ，同时，可对相关信号进行采 集、记 录和 研 制过 程 中采 取 了 自适 应 变参 数 控 制 的 方 法 ， 从 而 解 理。在齿轮箱 台架试验 中该转速和转矩模拟 的是 决了多种齿轮箱或 多种工况在 同一试 验台上进行试验 箱 的驱动源或 负载。 同样，该转速和转矩也可用
浅谈风力发电机组增速箱的齿轮失效及预防
浅谈风力发电机组增速箱的齿轮失效及预防发布时间：2023-01-06T08:40:54.245Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：张凯[导读] 本次研究则对风力发电机组增速箱的齿轮失效情况进行了深入分析，并提出了一些预防策略。
国家能源集团联合动力技术有限公司 100039摘要：我国风电行业在近些年来迎来了极大的发展空间，多个地区风电装机容量也呈现出了逐年增高的趋势。
双馈型风力发电机组中，增速箱是极其重要的一部分，但是风力发电机组增速箱的齿轮极易出现失效，本次研究则对风力发电机组增速箱的齿轮失效情况进行了深入分析，并提出了一些预防策略。
关键词：风力发电机组；增速箱；齿轮；失效原因；预防策略增速箱是风力发电机组中极其重要的一个部件，其主要作用就是将叶轮受风力作用产生的扭矩不断的传递给发电机，然后将比较低的叶轮转速变为能够满足发电机转动的转速，一般情况下，兆瓦级机组叶轮较低转速在20r/min 以下，而增速箱就是要将这一低转速转变为能够满足发电机的高转速。
风力发电机组齿轮箱，随着运行时间的延长会逐渐出现腐蚀磨损、粘附磨损、表面疲劳磨损、气蚀以及微动磨损等情况，轻则导致齿轮润滑油失效，重则导致齿轮轴承、轮齿等锻炼，风力发电机组被迫停机。
因此，工作人员明确风力发电机组增速箱齿轮失效的原因，在此基础上制定有效的措施进行预防，延长风力发电机组增速箱齿轮的使用寿命，提高企业的经济收益。
1、风力发电机组增速箱齿轮失效的表现形式及引发因素分析 1.1轮齿折断对于风力发电机组增速箱齿轮而言，齿轮失效大都发生在齿面部位，也有可能发生在其他部位，但是几率比较低。
根据齿轮在运行中发生失效的原因，下面对齿轮失效的表现形式进行了详细的分析。
轮齿折断是风力发电机组增速箱齿轮失效的主要表现形式之一，并且断齿还会由根部细微裂纹在周期性的应力作用下出现第2次扩展，如果齿轮在工作中发生严重的冲击、局部应力过大、材料严重缺陷、长期偏载运行等问题是造成增速箱轮齿折断的主要因素。
风力发电机齿轮增速箱毕业设计完整版
风力发电机齿轮增速箱毕业设计HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
1）根据风电齿轮箱承受载荷的复杂性，对其载荷情况进行了分析研究,确定齿轮箱的机械结构。
选取两级行星派生型传动方案，在此基础上进行传动比分配与各级传动参数如模数，齿数，螺旋角等的确定；通过计算，确定各级传动的齿轮参数；选择适当的齿轮。
2）对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮载荷结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
3）绘制CAD装配图，并确定恰当合理参数。
关键词：风电齿轮箱；风力发电；结构设计。
ABSTRACTThe rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry．As the core component of wind turbine，the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad．However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late，technology is weak，especially in the gearboxfor MW wind turbine，which mainly relied on the introduction of foreign technology．Therefore，it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox，and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization．1）The load Cases of gearbox for wind turbines ale analyzed，and the interrelation of loading cycle numbers under different torque levels is deduced according to the curve of materials’fatigue．the mechanical structure of gearbox is determined．The two-stage derivation planetary transmission scheme is selected．The gear parameters of every stage transmission is calculated．，and the force analysis results is obtained．2）the static strength check of tooth surface contact is implemented according to related standard．The result shows that it is accord with safety requirements．3）Draw CAD drawings, and determine appropriate reasonable parameters.KEYWORDS：Gearbox for Wind Turbine；the wind power；Structure Design.目录第一章前言 ---------------------------------- 错误!未定义书签。
风电增速箱一般结构及原理共35页文档
常见增速箱的一般结构
▪ 德国弗兰德4280系列（642kw）增速箱结构
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
Ⅲ Ⅰ Ⅱ
图1一级行星齿轮+二级平行轴圆柱齿轮传动的增速箱结构简图
▪ 传动结构：由一级行星齿轮和两级平行轴齿轮传 动组成
▪ 传动过程： 主轴 胀紧套 行星架 行星 轮 太阳轮 花键套 低速轴（Ⅰ轴） 中 间轴（Ⅱ轴） 输出轴（Ⅲ轴） 发电机
4
0.8
4
调质 调质
1.6
4
1.6
4
退火
1.6
4
▪ 国产化的风电增速箱的材料及工艺要求
名称
材料
热处理工艺 表面硬度 硬化层深 芯部硬度 精度
主轴
42GrMoA 调质
25-32
5
内齿圈
42GrMoA 调质+氮化 HV700
0.3
28-38
6
行星轮
20MnCr5 渗碳淬火 58-62
1.0-1.2 30-38
风力发电机整体结构
▪ 风力发电机由叶片、增速齿轮箱、风叶控 制系统、刹车系统、发电机、塔架等组成。
▪ 视频
图1风力发电机部件位置图
增速箱概述
▪ 功能：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
▪ 特点 1、安装空间狭小，要求体积小、重量轻。 2、受无规律的变向变负荷及强阵风的冲击 3、常年经受酷暑严寒和极端温差的影响 4、所处环境交通不便，拆卸及运输不便 5、一旦出现故障，修复非常困难
➢ 锻造工艺的控制要求晶粒度要求大于6级
➢ 要有足够的锻造比，达到内部夹杂物和疏松等缺陷的大小 与晶粒相当，形状不尖锐，分布不连续，尽量远离表面
➢ 对于高速轴，应选用合金含量高的表面渗碳钢，控制芯部 的抗拉强度及断面收缩率
风力发电机齿轮箱常见故障分析与预防措施 王俊磊
风力发电机齿轮箱常见故障分析与预防措施王俊磊摘要：针对我风电场风力发电机两种型号齿轮箱结构，以及出现的齿轮箱故障。
分析了齿轮箱齿轮损坏、轴承失效、箱体开裂、轴窜动、空心管渗油、风力发电机异常振动等故障的原因。
提出了齿轮箱故障的诊断方法及预防措施。
关键词：风力发电机；齿轮箱；齿轮；轴承；空心管；油质：振动监测我风电场建于2007年，运行至今已有7年之久，齿轮箱是整套机组中非常重要的传动部件，已出现明显的裂化趋势。
由于风力发电机组的特殊性，齿轮箱维修难度大、费用高，所以对风力发电机组的齿轮箱故障诊断和预防就显得更加迫在眉睫。
一、齿轮箱的结构我风电场1MW、1.5 MW风力发电机齿轮箱由一级行星齿轮和两级平行轴齿轮传动组成，是一种典型的传动装置。
齿轮箱利用其前箱盖上的两个突缘孔内的弹性套支撑在支架上。
齿轮箱低速级的行星架通过涨紧套与机组的大轴连接，三个一组的行星轮将动力传至太阳轮，再通过内齿联轴节传至位于后箱体内的第一级平行轴齿轮，再经过第二级平行轴齿轮传至高速级的输出轴，通过柔性联轴节与发电机相联。
齿轮箱输出轴端装有制动法兰供安装系统制动器用。
该齿轮箱结构紧凑、拆卸方便，低速级转速低、扭矩大。
平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配减速比，提高传动效率。
胀紧套连接传递的扭矩大。
太阳轮质量小、惯性小、浮动灵活、结构简单。
二、齿轮箱部件损坏形式及原因分析齿轮箱的运行环境比较恶劣，受力随风速变化而变化，很容易因润滑不充分、密封老化等原因引发故障。
针对我风场齿轮箱故障原因分析总结如下：1、齿轮断齿损坏图1齿轮是一种复杂的机械零件，它的制造工艺、安装以及运行维护都是较为复杂的，而这一系列工作过程控制得是否严格，都对齿轮的寿命有很大的影响。
造成齿轮损坏的主要原因如下：1）风机在高转速运转时，突然紧急停机，高速刹车动作，风机传动链振动晃动较大，轴承串动，齿轮咬合间隙变小，受力瞬间增大，造成齿轮断齿。
2）齿轮箱齿轮材质、热处理质量存在问题，齿轮长时间疲劳运行，超过疲劳载荷后，齿轮断裂。
风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法
风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法摘要第一章绪论1.1论文的目的和意义1.2风力发电的现状1.3风力发电齿轮箱的研究现状第二章齿轮箱结构2.1风力发电机的整体结构2.2齿轮箱的结构及其传动方案第三章风力发电机组齿轮箱故障类型3.1齿轮箱的主要故障类型3.2风力发电机组齿轮箱振动故障分析3.3风力发电机组传动齿轮油温故障分析第四章风力发电的发展存在问题和主要趋势4.1我国风电齿轮箱设计生产存在问题4.2风电发展的主要趋势致谢参考文献中文摘要摘要：风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文以兆瓦级风力发电机齿轮箱为对象，通过方案选取，齿轮参数确定等对其配套的齿轮箱进行阐述。
首先，介绍全球风力发电产业高速发展和国内外风电设备制造业概况，阐述我国风力发电齿轮箱的现状及齿轮箱的研究。
其次，确定齿轮箱的机械结构。
选取两级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。
对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
然后，论述了风力发电机组齿轮箱故障诊断的主要类型，深入探究风电机组齿轮箱振动故障机理，研究了油温高的故障机理，分析了传动齿轮温度场和热变形的情况。
最后，阐述我国风力发电存在的主要问题和发展前景。
关键词：风电齿轮箱；结构；故障类型；存在问题ABSTRACT第一章绪论1.1 论文的目的、意义面对当前不可再生能源短缺的境况，许多国家都发展清洁能源，主要有风能、太阳能等，但规模最大的是风力发电。
现在风力发电技术已日趋成熟，市场正逐步扩大，风力发电已成为增长最快的可再生能源之一，并具备了与常规能源竞争的能力。
5MW风电齿轮增速箱设计
5MW风电齿轮增速箱设计引言：风能作为一种环保可再生的能源形式，受到了越来越多的关注。
而齿轮转动是风能转换为电能的重要环节之一，齿轮增速箱的设计和性能对于风电发电机组的稳定运行和长寿命具有决定性的作用。
本文将分析和设计一台5MW风电齿轮增速箱，详细介绍其结构、设计参数以及关键技术要点。
一、结构设计：齿轮增速箱的传动齿轮系统主要分为主动轮及从动轮，其中主动轮安装在低速轴上，通过齿轮传动带动从动轮进行高速输出。
为了提高齿轮传动的传动效率和平稳性，我们需要对齿轮的齿形、齿数和齿轮轴的强度进行优化设计。
具体而言，主动轮和从动轮的齿数需要根据增速比进行选择，以保证输出速度和转矩的要求。
而齿轮的齿形则需要进行齿面修形以提高传动效率。
另外，为了减少噪声和振动，齿轮轴的强度需要满足一定的要求，可采用材料的优化和热处理等措施。
二、设计参数：1.额定功率：5MW2. 转速范围：10-30rpm3.输入转矩范围：3000-9000Nm4. 输出转速范围：1500-4500rpm6.齿轮材料：优质合金钢7.转速比：150:1三、关键技术要点：1.齿轮的齿形优化。
通过模块化齿轮设计和齿测仪测量，可以优化齿轮的齿形，提高传动效率和减小噪音。
2.齿轮轴的材料和热处理。
选择优质合金钢作为齿轮轴的材料，并对其进行适当的热处理，以提高齿轮轴的强度和耐磨性。
3.振动或冲击扭矩传感器的设计。
通过安装振动或冲击扭矩传感器，可以实时监测齿轮系统的振动和扭矩，及时发现故障和异常情况，避免设备损坏。
4.油封的设计。
合理选择油封材料和结构，以保证增速箱内部的润滑油不泄漏，并且能够抵抗外部的湿气和尘埃。
5.结构的可靠性和可维修性。
增速箱的结构需要具备足够的可靠性，以确保设备长期稳定运行，并且需要便于维修和更换故障部件。
结论：本文针对5MW风电齿轮增速箱进行了结构设计和关键技术要点的分析。
通过合理的齿轮设计和齿轮轴的优化，可以提高齿轮传动的效率和稳定性，确保风电齿轮增速箱的稳定运行和长寿命。
风电增速箱一般结构及原理
▪ 速比分配： ➢ 太阳轮与主轴速比i为5.56 ➢ 中间轴与低速轴速比i为4.05 ➢ 输出轴与中间轴速比i为2.46
▪ 特点： ➢ 结构紧凑 ➢ 胀紧套的连接传递的扭矩大，低速级主轴转速低
➢ 行星传动，功率分流，太阳轮浮动均载，传动平 稳
▪ 国内（重齿FLA600、杭齿FZ646、南高齿FD600,功率
645KW)增速箱结构
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图4两级行星机构串联轴传动增速箱结构简图
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图5两级行星机构串联轴传动增速箱内部结构简图
▪ 传动结构：两级行星机构串联轴结构
▪ 传递过程：主轴 Ⅰ级行星架 一级太阳轮 Ⅱ
级行星
二级太阳轮
串联轴Ⅲ
发电机
▪ 传动比：r输入= 33.5r/min
r输出= 1517.55r/min
i总= 45.3 ▪ 特点：
▪ 输入转速高
▪ 结构紧凑
▪ 体积是同等功率其他类型增速箱的70%，重量轻
▪ 制造精度要求较高，结构复杂
增速箱齿轮的设计要点
▪ 1、材料的选取及热处理方式
材料的选取上要对材料的弯曲疲劳强度分布进行分析，对 材料强度统计其平均值和分布规律。 优点： ➢ 对齿轮的设计、计算可以比国家标准提供更可靠的计算数 据。 ➢ 分析不同材料的疲劳强度分布规律对材料的选择提供依据。 使材料的使用性能和所需费用达到优化。
▪ 进口风电增速箱的材料与主要工艺要求
名称
硬度
主轴
25.5
内齿圈
30-31
行星轮
61
行星架
24.5
太阳轮
风力发电增速齿轮箱的材料疲劳性能和寿命评估
风力发电增速齿轮箱的材料疲劳性能和寿命评估随着全球能源需求的增长和对可再生能源的关注度不断提高，风力发电作为一种清洁，可再生，且相对成本效益较高的能源来源迅速发展。
在风力发电机系统中，增速齿轮箱被广泛应用，其负责将风力发电机的转速转换为发电机所需的合适转速。
然而，由于风力发电行业的特殊工况和恶劣环境，增速齿轮箱在运行过程中承受着巨大的载荷和变速负荷，导致其面临材料疲劳和寿命问题。
因此，对增速齿轮箱的材料疲劳性能和寿命进行准确评估，对于提高风力发电机组的可靠性和经济性至关重要。
为了评估增速齿轮箱的材料疲劳性能，首先需要了解其工作原理和运行工况。
增速齿轮箱通常由多个齿轮组成，这些齿轮由特殊强度的合金钢材料制成。
在工作过程中，转子运行时产生的巨大扭矩和轴向载荷会导致齿轮表面应力集中，进而引起微小裂纹的产生。
随着时间的推移和循环载荷的作用，这些微小裂纹会逐渐扩展，最终导致齿轮出现疲劳破坏。
然而，针对增速齿轮箱的材料疲劳性能评估存在一定挑战。
一方面，由于工况的多样性和复杂性，很难在实际的工作环境中获取准确的载荷数据。
另一方面，增速齿轮箱的疲劳寿命往往很长，需要耗费大量时间和资源进行全寿命周期测试。
为了克服这些挑战，研究人员和工程师们采用了多种方法进行增速齿轮箱的材料疲劳性能评估。
其中一种常见的方法是使用有限元分析来模拟增速齿轮箱的运行过程，并在模拟中考虑不同的工作条件和载荷情况。
通过这种方法，可以获得齿轮受力的分布情况，预测可能出现的应力集中区域，并进一步评估材料的疲劳性能。
此外，实验评估也是评估增速齿轮箱材料疲劳性能的重要方法之一。
研究人员可以设计并构建类似于实际工作环境的试验装置，对齿轮进行循环加载，并监测其变形和疲劳寿命。
通过这种方法，可以获得齿轮在不同扭矩和载荷条件下的疲劳寿命，并验证有限元分析的准确性。
另外，德国标准组织DIN 3990和ISO 6336等国际标准也为增速齿轮箱的疲劳性能评估提供了一些指导和方法。
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。
风力发电机组装配与调试任务13.1 齿轮箱的维护与检修
齿面疲劳是在过大的接触切应力和应力循环次数作用 下，轮齿表面或其表层下面产生疲劳裂纹，并进一步扩展 而造成的齿面损伤，其表现形式有早期点蚀、破坏性点蚀、 齿面剥落和表面压碎等。特别是破坏性点蚀，常在齿轮啮 合线部位出现，并且不断扩展，使齿面严重损伤，磨损加 大，最终导致断齿失效。正确进行齿轮强度设计，选择好 材质并保证热处理质量，选择合适的精度配合，提高安装 精度，改善润滑条件等，是解决齿面疲劳的根本措施。
的原因。首先要检查润滑油供应是否充分，特别是各主要润
滑点处，必须要有足够的的油液润滑和冷却；其次要检查各
传动部件有无卡滞现象，还要检查机组的振动情况，传动连
接是否松动等；同时还要检查油冷却系统工作是否正常。
21
开发新型能源，主导低碳经济
13.1 齿轮箱的维护与检修
（5 ）润滑油油位低 常见故障原因：润滑油油位低故障是由于齿轮箱或润滑
3
开发新型能源，主导低碳经济
13.1 齿轮箱的维护与检修
[基础知识] 1．齿轮箱的类型及特点 风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类 型可分为圆柱齿轮箱、行星齿轮箱以及它们互相组 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；按照传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。常见齿轮箱形式 及特点和应用见表7-1所示。
15
开发新型能源，主导低碳经济
13.1 齿轮箱的维护与检修
❖ 胶合 胶合是相啮合的齿面在啮合处的边界润滑膜受到
破坏，导致接触齿面金属熔焊而撕落齿面上的金属的 现象，一般是由于润滑条件不好或齿侧间隙太小有干 涉引起，适当改善润滑条件和及时排除干涉起因，调 整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除 胶合现象。 ❖ 轮齿折断
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摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
1）根据风电齿轮箱承受载荷的复杂性，对其载荷情况进行了分析研究,确定齿轮箱的机械结构。
选取两级行星派生型传动方案，在此基础上进行传动比分配与各级传动参数如模数，齿数，螺旋角等的确定；通过计算，确定各级传动的齿轮参数；选择适当的齿轮。
2）对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮载荷结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
3）绘制CAD装配图，并确定恰当合理参数。
关键词：风电齿轮箱；风力发电；结构设计。
ABSTRACTKEYWORDS：Gearbox for Wind Turbine；the wind power；Structure Design.目录第一章前言 ----------------------------------------------------------------------------------------- ii1.1 国内外发展现状与趋势 -------------------------------------------------------------- - 1 -1.1.1风力发电国内外发展现状与趋势 --------------------------------------------- - 1 -1.1.2风电齿轮箱的发展现状------------------------------------------------------------ - 2 -1.1.3我国风电齿轮箱设计制造技术的现状 -------------------------------------- - 3 -1.1.4存在问题及展望 ---------------------------------------------------------------------- - 4 -1.2论文的主要内容 ---------------------------------------------------------------------------- - 5 - 第二章增速箱齿轮结构设计 ----------------------------------------------------------------- - 6 -2.1 增速箱齿轮的设计参数 -------------------------------------------------------------- - 6 -2.2 增速箱齿轮设计方案------------------------------------------------------------------- - 6 -2.3 齿轮参数的确定--------------------------------------------------------------------------- - 8 -2.3.1 低速级参数的计算 ------------------------------------------------------------------ - 9 -2.3.2 中间级参数的计算 ---------------------------------------------------------------- - 12 -2.3.3 高速级参数计算-------------------------------------------------------------------- - 14 -2.4 受力分析与强度校核 -------------------------------------------------------------- - 16 -2.4.1 受力分析 ------------------------------------------------------------------------------ - 16 -2.4.2 齿轮强度计算与校核 ------------------------------------------------------------ - 19 - 第三章传动轴的设计与校核 --------------------------------------------------------------- - 23 -3.1低速级传动轴尺寸参数计算与校核 ---------------------------------------- - 23 -3.1.1低速级传动轴尺寸参数计算--------------------------------------------------- - 23 -3.1.2低速级传动轴的强度校核 ------------------------------------------------------ - 24 -3.2中间级传动轴的设计计算与校核--------------------------------------------- - 25 -3.2.1中间级传动轴尺寸参数计算--------------------------------------------------- - 25 -3.2.2中间级传动轴的强度校核 ------------------------------------------------------ - 26 -3.3 高速级传动轴的设计计算 -------------------------------------------------------- - 27 -3.4输出传动轴的设计计算 ------------------------------------------------------------- - 28 - 第四章齿轮箱其他部件的设计 ----------------------------------------------------------- - 29 -4.1轴系部件的结构设计------------------------------------------------------------------ - 29 -4.2行星架的结构设计---------------------------------------------------------------------- - 30 -4.3传动齿轮箱箱体设计------------------------------------------------------------------ - 30 -4.4齿轮箱的密封，润滑，冷却 ----------------------------------------------------- - 31 -4.4.1 齿轮箱的密封 ----------------------------------------------------------------------- - 31 -4.4.2 齿轮箱的润滑，冷却 ------------------------------------------------------------ - 31 -4.5齿轮箱的使用安装---------------------------------------------------------------------- - 32 - 第五章结论--------------------------------------------------------------------------------------------- - 33 - 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------------- - 34 - 致谢 --------------------------------------------------------------------------------------------------- - 36 -第一章前言1.1 国内外发展现状与趋势1.1.1风力发电国内外发展现状与趋势风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有碳排放等环境成本；此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。
正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。
根据全球风能理事会的统计，全球的风力发电产业正以惊人的速度增长，在过去10年平均年增长率达到28％，2007年年底，全球装机总量达到了9400万千瓦，每年新增2000万千瓦，意味着每年在该领域的投资额达到了200亿欧元。
许多国家采取了诸如价格，市场配额，税收等各种激励政策，从不同的方面引导和支持风电的发展。
在政策的鼓励下，200年全球风电新装机容量约为2000 万千瓦，累计装机9400万千瓦。
2008年是风电发展具有标志性的一年：这一年风电成为非水电可再生能源中第一个全球装机超过l亿千瓦的电力资源。
风电作为能源领域增长最快的行业，共为全球提供了近20万个就业机会，仅2006年风电场建设投资就接近170亿欧元。
欧洲和美国在风电市场中占统治地位，其中德国是目前风电装机最大的国家，装机容量超过2000万千瓦；美国和西班牙也都超过了1000万千瓦：印度是除美国和欧洲之外新装机容量最大的国家，装机总容量也超过600万千瓦。
世界风电前十名国家近05至07年发展情况如图1.1所示。
图1-1 世界风电前十名国家05-07年发展情况比较就近几年来世界风电发展格局和趋势分析来看，主要有以下几个特征：(1) 风电发展向欧盟，北美和亚洲三驾马车井驾齐驱的格局转变。
(2) 风电技术发展迅速，成本持续下降。
(3) 政府支持仍然是欧洲风电发展的主要动力。
(4) 中国是未来世界风电发展最重要的潜在市场。
全球风能理事会是世界公认的风电预测的权威机构，据全球风能理书会的预测。