联合动力风能学院齿轮箱工作原理

增速齿轮箱结构原理
5.4过滤器清洗：带有污物累积指示器的过滤器必须在其累积到一 定程度时进行清洗（或更换，取决于滤油器的类型），但至少 必须每年进行一次。
5.5定期换油：齿轮是在转动的，转动时 齿轮与齿轮间会出现一定 的摩擦，摩擦会出现铁沫掉入润滑油中，长期积累润滑油中掺 有铁沫就会失去润滑防摩擦的作用，所以定时更滑润滑油是延 长齿轮使用寿命所必需的，换油时间间隔通常在齿轮箱工作 1500-8000小时后进行，这取决于载荷的类型以及齿轮箱长期工 作的温度。同等的长期工作温度下使用齿轮箱合成润滑油的换 油时间间隔通常比使用矿物质润滑油要长。
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• 传动比较大 在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。而且行 星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积 小等许多优点。 行星轮系的装配条件.flv
• 运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了均载机构,也就是说数个结构相同的行星轮，均匀地分布于 中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的受力平衡。同时，也使参与 啮合的齿数增多，所以提高齿轮的承载能力、啮合平稳性和可靠性。
三、运行温度：
环境温度（指机仓内齿轮箱附近的空气温度） 常温型：生存温度-20℃至50℃ 工作温度-15℃至45℃ 低温型：生存温度-40℃至50℃ 工作温度-30℃至45℃
增速齿轮箱结构原理
四、结构原理：
增速齿轮箱主要由箱体、太阳轮、行星轮、行星架、 轴、齿轮、齿轮轴、轴承等零件组成。增速箱采用了第一、 二级为行星传动型式，第三级采用了平行轴传动形式。第 一级为行星架输入，内齿圈固定，此级的行星架与输入轴 设计为一体，太阳轮输出端与第二级行星架连第一接传动， 二级行星轮再将扭矩输出，输出主动齿轮与被动齿轮轴啮 合；最后通过啮合的平行轴齿轮传动将扭矩传出。为了方 便线缆通过低速轴传递到轮毂内，必须将高速轴与低速轴 分开，所以齿轮箱的第三级采用平行轴齿轮传动。
• 故障：齿轮箱润滑油加热器保护开关跳闸，触发此故障 • 处理方法：检查齿轮箱润滑油加热器三相阻值是否平衡，加热
器是否有短路现象。
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增速齿轮箱结构原理
4．高速刹车钳
卡钳数量---------------------1 有效刹车直径---------545mm
应注意的问题：
图二十一 高速刹车钳
课程名称:1.5MW风力发电机组齿轮箱
讲师：崔彩芬
联合动力风能学院
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主机的安装
图一 风力发电机主机
增速齿轮箱结构原理
一、增速齿轮箱简介：
齿轮箱是风机中的重要部件，其主要作用是将转子轴的旋 转加速后带动发电机发电，能量通过风轮叶片由风轮主轴传递 至齿轮箱，最后通过柔性联轴器传递至发电机。
1）转速低于500 rpm时才允许采用高速刹车；
2）刹车片相对于刹车盘两侧间隙对称。
3）报故障：叶轮刹车盘严重磨损故障（正常停机）
• 故障原因：叶轮刹车传感器严重磨损开关打开，并持续15秒后， 触发此故障。处理文法：检查刹车盘磨损情况；检查刹车磨损 传感器是否正常
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5、保养与维护
5.1齿轮油：采用美孚SHC XMP320；润滑油等级：ISO4406-1999 17/15/12
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• 过滤系统上装有滤油器污染发讯器，当滤油器进 出油口压差达到设定数值时（如油温高于45℃时 3bar)，说明过滤芯已经处于饱和状态，没有能力 再过滤齿轮油，这时污染发讯器发出电讯号，同 时污染发讯器上也有灯光显示，触发故障：系统 延时12秒后正常停机，此时应及时更换滤芯。如 果更换滤芯不及时，滤油器进口压力达到系统压 力时，滤油器旁通阀将会开启，此时滤油器将失 去过滤作用，齿轮箱必须停止运转！
六、辅助系统 思考：齿轮箱有哪些辅助系统？ 为什么要有这些辅助系统？（采集的几个主要参 数）
1、润滑系统：
•
图十七 润滑系统
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图十八 润滑系统示意图
增速齿轮箱结构原理
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• 系统流量54/105L/min • 故障：齿轮箱润滑油泵电机保护开关跳闸，触发此
故障，检查是否堵转，是否异响，电机三相阻值是 否相等。 • 系统压力12bar； • 分流块处压力传感器的作用：在油路分配器处设有 压力传感器。当润滑油压力小于设定值时，油压力 太低，已无法保证对齿轮箱的正常润滑，这时在持 续12秒之后压力开关动作，计算机发出指令，风力 发电机正常停机。 在齿轮箱重新投入运行前，润滑 油压力低的故障必须被排除。（油压力低故障）
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换油的过程: 从放油阀放掉齿轮箱里的油； 放掉过滤器里的存油； 清除齿轮箱里的杂质； 更换滤芯； 检查空气滤清器，如有必要，更换； 关上所有的打开的球阀；
高速轴观察孔
开始重新加油，确保油位和颗粒度符合要求。
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5.6空气滤清器清洗：空气过滤器必须在其被灰尘或其他物质 污染时用清洁剂清洗，取下空气过滤器，用清洁剂清洗并 用压缩空气等吹干。 在改造或修理齿轮箱时通常要对齿轮箱进行全面清洗。
一级行星轮
二级行星轮
齿圈
图九、行星轮系零部件
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主动轮
从动轮
图十、平行轴轮系零部件
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图十一、 平行轴传动轮系
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1.行星齿轮传动的优点是：
•体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大 一般在承受相同的载荷条件下，行星齿轮传动的外廓尺 寸和质量约为普通齿轮传动的1/2～1/5。 •传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，使得作用于中心轮和 转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提 高传动效率的作用。
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2.行星齿轮传动的缺点：
• 材料优质；合金钢，造价较高；(20CrNi2Mo,42CrMo等) • 结构复杂； • 制造和安装较困难。
二、主要技术参数：
总传输比------------------------------------------ iges：100.746 转子端输出功率-------------------------------- ProT 1663KW 发电机端输出功率----------------------------- Pgen 1500KW 额定功率时转子端转速------------- ---------nrot 17.4rpm 额定功率时发电机端转速-------------------ngen 1753rpm（超过
轴承润滑油为美孚SHC460WT（图十三 润滑油等级对比）
图二十二 润滑油质对比图
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5.2 润滑油位高度：对于齿轮箱和各储油箱的润滑油高度的检查应当定期 进行，通常在齿轮箱静止且润滑油冷却时进行。润滑油高度必须保证 不低于标尺上的最低刻度。油位故障：齿轮箱油位过低时会正常停机。
图二十三 齿轮箱排气孔与油标
为什么采用增速齿轮箱?
由于叶轮的转速很低，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，我公司齿轮箱的增 速比例是1：100。 1.5MW风机使用的齿轮箱为两级行星齿轮传 动一级平行轴齿轮传动。
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1.行星轮传动优点 常见齿轮传动： 行星轮：
图七、行星轮系
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增速齿轮箱结构原理
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齿轮箱的润滑油循环系统拥有一个外部风 冷式散热器，当齿轮油温度升至设定值时， 系统处理器发出信号，温度控制阀闭合， 使齿轮油不能流过有温度控制阀的这一路， 而从通过散热器循环，当温度低于设定值 时，温度控制阀打开，齿轮油不经过散热 器直接流回齿轮箱完成循环（见原理图）
• 润滑系统原理图.pptx
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3、加热系统：
图二十、 加热系统
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• 齿箱系统包括电加热器，温度过低时会自动启动，保持油温在 合理范围。
• 冬季低温状态时，由于润滑油粘度太大，液流压力损失和发热 大，系统效率降低，机组启动必须考虑对油液加热。当油温低 于10℃时可通过电加热器将油温升到10℃以上，当油温高于 20℃时，关闭电加热器；由于润滑油粘度太大，则应采用专用 的低温旁路加热系统加热油液。
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• 故障：冷却电机保护开关故障会正常停机（三相阻值是否平衡，是否 堵转）
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• 电机上有旋转方向的标识，或者通过齿箱入口处的压力表 是否有压力来检查润滑系统电机的转向是否正确，有压力 说明电机旋转方向正确。
• 正常运转时的轴承温度低于90℃，如果轴承温度高于90℃， 持续超过30分钟后风机停止运转，当高速轴轴承温度高于 100℃时风机延迟5秒停机。经历高温停止的风机再启动前 应进行内部检查。
19rpm会报故障，紧急停机
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额定功率时转子端扭矩-------------------------------Trot 912.45kNM 发电机端扭矩--------------------------------------------Tgen 9057NM 根据DIN281/B1滚动轴承寿命-----------------------Lhm：>200000h 最大扭矩 --------------------------------------------------Trot:2558kNM 旋转方向： 从风轮叶片侧看，输入轴为顺时针，输出轴为逆时针。 润滑方式：压力润滑。
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5.3润滑油检测：长时间使用的润滑油会氧化，产生油泥和酸性
物质，润滑油就起不到相应的作用的。齿轮就会磨损，被腐蚀， 从而影响齿轮的传动精度，所以润滑油的状态应在运行2500小 时或6个月后，交给油品公司检测。对油质进行如下检测： 1）观察有无水和乳状物 2）检查粘度与原来相比，如差值超过20%或减少15%，说明油失 效； 3）检查不溶物，如超过0.2%，则应换油或过滤； 4）抗乳化能力检验以发现油是否变质； 5）检查添加剂成份是否下降。
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2、冷却系统：
经常性的油温升高是齿轮箱故障或损坏的标志。高温不仅 会缩短润滑油的使用寿命，还会降低齿轮箱中的其他对温 度敏感的部件的寿命。
图十 九 冷却系统
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• 冷却系统电机额定电压690V，50HZ，防护等级IP55 （防尘、防喷射的水侵入）
• 润滑油油池和齿轮箱的温度，油箱处及轴承部位设 有油温传感器PT100检测，温度高于75度时会报警， 如果油池温度超过75度，持续超过30分钟，风机必 须停止运转。当油池温度大于80℃时风机会延迟30 秒后停机。经历高温停止的风机再启动前应进行内 部检查。
5.7静止齿轮箱保养：如果齿轮箱将长期保持静止状态，必须 使转子锁处于紧锁状态。螺栓将使转子与箱体固定连接。 我们推荐每两周使齿轮箱在部分载荷下工作10-15分钟以 确保齿轮箱内部部件浸润滑油。然后锁紧转子锁。此外， 我们推荐每周运行供油系统几分钟。
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七、齿轮箱常见故障分析
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除上述部件外，齿轮箱还包括：润滑系统、冷却系统、 加热系统等，以保证不同工况的运行要求，延长齿箱使用 寿命。
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图十二 行星轮系示意图
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图十三、齿轮箱结构图
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五、齿轮箱的安装
齿轮箱输入轴端与主轴通过锁紧盘联接，输出轴通过膜片 式联轴器与发电机相联接，中耳依靠弹性支撑固定，弹性 支撑上下各有一个调整螺钉，可以调整齿轮箱的上下位置。 弹性支撑两侧各用M36X730螺栓与机架相联接。
图十四 锁紧套外观图
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转子轴传入轴套后锁紧螺栓，外环移动对内环产生压力， 内环和轴套变形从而使轴套与转子轴间产生预紧压力，安 全可靠的传递动力。
图十五 锁紧套与连接的特点： •定心精度高。 •安装简单。 •可传动重载，适合动载荷。
图十六 键联接
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