大功率风电增速箱设计

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1、2012NO．1重型机械·59·大功率风电增速箱设计谢春普，陈宏伟，张树庆，李国莉(1．沧州东塑集团沧州明珠塑料股份有限公司，河北沧州061000；2．中国重型机械研究院有限公司，陕西西安710032)摘要：本文针对兆瓦级风力发电增速箱的运行工况和实际使用情况，对大功率风电增速箱的传动型式选择、齿轮强度计算、均载机构的设计、轴承配置、抗微点蚀措施、润滑系统设计等方面进行了详细地分析和论述。并通过Ansys软件对关键部件进行了有限元分析，为兆瓦级风力发电增速箱的设计开发提供了参考。关键词：风电增速箱；微点蚀；传动型式中图分类号：TH132．41文献标

2、识码：A文章编号：1001—196X(2012)O1—0059—04DesigncharacteristicsofmegawattlevelturbinegearboxXIEChun．pu，CHENHongwei，ZHANGShu—qing，LIGuo—li(1．CangzhouMingzhuPlasticCo．，Ltd．，HebeiCangzhouDongsuGroupCo．，Ltd．，Cangzhou061000，China；2．ChinaNationalHeavyMachineryResearchInstituteCo．，Ltd．，Xi’an

3、710032，China)Abstract：Accordingtotheworkingsituationandactualrunningstationofmegawattlevelturbinegearbox，thedesigncharacteristicsofmegawattlevelturbinegearboxwasintroduced．Thedrivingmode，gearstrengthcalcu—lation，equalloadstructuredesign，bearconfiguration，micropittingcalculatio

4、nandlubricationsystemdesignareanalyzedanddescribedindetail．ThefiniteelementanalysisforthekeycomponentsarecarriedoutwithAnsyssoftware．Thisofferssomereferencesfordevelopingthemegawattlevelturbinegearboxfurther．Keywords：turbinegearbox；micropittingcalculation；dryingmode因此该增速箱在设计、制

5、造、试验、使用以及维O前言护上比一般工业齿轮箱的要求更高。针对要求该随着煤、石油等化石燃料储藏量的Et益减少增速箱具备承载能力高、体积小、重量轻、可靠和对环境保护要求的进一步提高，近十年来风力性高和寿命长等特点，本文介绍了兆瓦级增速箱发电技术发展尤为迅速。风机单机容量从最初约的设计特点及选型。数千瓦到今天的数兆瓦，规格在迅速增大。目前1传动型式的选择世界上单机容量最大的风力发电机组为6MW，单机容量大规格化已成为风电机组发展的必然方向。目前风电增速箱多采用一级行星加两级圆柱由于工业环境的复杂性以及载荷的不确定齿轮传动、两级行星齿轮传动、两级行星加一

6、级性，风力发电增速箱是风电成套设备中故障率较圆柱齿轮传动等传动型式，三种结构各有优缺点：高的部件，风电齿轮箱设计制造的关键技术一直一级行星加两级圆柱齿轮传动型式具有结构是困扰我国乃至世界风电快速发展的重要因素。简单、易于加工、制造成本低等特点；两级行星齿轮传动型式具有速比范围较大、承载能力较高、体积小等特点；收稿日期：2011—10—21；修订日期：2011—11—10作者简介：谢春普(1968一)，男，沧州东塑集团沧州明珠塑料两级行星加一级圆柱齿轮传动型式具有速比股份有限公司工程师。范围大、承载能力高、制造成本较高等特点。·6O·霞型机械目前风电

7、增速箱产品中0．6～2MW增速箱和超精研磨工艺．多采用一级行星加两级圆柱齿轮传动型式，如图(4)按ISOTR15144—1计算齿轮的微点蚀安1所示；2．0MW及以上增速箱多采用两级行星全系数；加一级圆柱齿轮传动型式，如图2所示。(5)由于风力发电增速箱输入轴承受附加动载荷，使得齿轮承受附加动载荷，齿轮设计中应充分考虑这一因素，合理选用动载系数；(6)工作中由于箱体和行星架等零部件变形、制造公差、装配侧隙和刚度等因素影响，会使行星轮载荷的分配不均匀，因此必须考虑载荷分布系数对实际齿轮强度的影响。根据行星轮数量确定载荷分布系数，值见表2。图l0．6～2

8、MW增速箱传动型式表2载荷分布系数Fig．1Drivingpatternof0．6～2MWturbinegearboxTa