风电齿轮难点技术

《风电齿轮难点技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、风电齿轮制造中的材料热处理郑州机械研宄所陈国民近几年，我国风电行业得到快速发展，按照规划，到2010年我国风电装机容量达400万千瓦，2020年达2000万千瓦，在风能资源丰富的地区建成若干个百万千瓦级风电基地。从目前76万千瓦到400万千瓦仅风电齿轮箱的产值约为25亿，从400万KW到2000万KW风电齿轮箱的产值约为140亿。1.风电齿轮箱的技术特点风电齿轮箱在技术上有如下一些特点：(1)服役条件严酷由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所

2、处自然环境交通不便，齿轮箱在狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础，整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上，大量的实践证明，这个环节常常是机组中的齿轮箱。(2)功率大国外主流风电机组己达到兆瓦级，丹麦的主流风机为2.0〜3.0兆瓦，美国主流风机为1.5兆瓦，在2004年的汉诺威工博会上4.5兆瓦的风电机组也己面世。(3)速差大风力发电机组中的齿轮箱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。通常风轮的输入转速很低，约20r/min,远达不到发电机转子所要求的1500-18

3、00r/min转速，必须通过齿轮多级增速传动来实现。(4)精度高齿轮箱内用作主传动的齿轮精度，外齿轮不低于5级GB/T10095,内齿轮不低于6级GB/T10095。齿部的最终加工是采用磨齿工艺，尤其内齿轮磨齿难度甚髙。(5)使用寿命要求长由于自然环境条件恶劣，交通又不方便，齿轮箱在数十米高塔顶部的狭小空间内，安装和维修相当困难，所以要求使用寿命最少20年。(6)可靠性要求髙可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。对构件材料，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性：对齿轮箱，工作要平稳，防止振动和冲击等。设

4、计中要根据载荷谱进行疲劳分析，对齿轮箱整机及其零件的设计极限状态和使用极限状态进行动力学分析、极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析1.风电齿轮对材料热处理的技术要求由于风电齿轮的服役条件苛刻，技术要求高，所以主要都采用渗碳淬火磨齿工艺。在美国ANSI/AGMA/AWEA6006-A03《风力发电机齿轮箱设计规范》的52项质量控制项目中，材料热处理就占20项。强调材料热处理的重要性就是要保证齿轮的疲劳强度和加工精度，由于风力发电机所受风载频繁变化，而且带冲击，所以齿轮表面常常产生微动点蚀而早期失效，这种失效与接触精度和硬化表层物理

5、冶金因素有关。另一方面，由于齿轮箱变速比大，所以采用平行传动+行星传动方式，而在行星齿轮中，为了提高齿轮强度、传动平稳性及可靠性，同时减小尺寸和重量，就连内齿圈也要求采用渗碳淬火磨齿工艺。从目前我国风力发电齿轮的生产来看，要保证20年使用寿命，这一强度难关道路漫长，尚待努力，而内齿圈的渗碳淬火变形由于直接影响现场生产，己经成为热处理工艺中的当务难题2.风电齿轮热处理生产中的质量控制为了提高风机齿轮的疲劳强度，保证20年的可靠寿命，齿轮生产厂应当按ISO6336-5(GB/T3480-5)《齿轮强度和材料质量》渗碳齿轮最高级别ME的要求来

6、控制材料热处理质量，见下表，渗碳钢的质量等级序号项目MLMQME1化学成分"不检验100%跟踪原始铸件，按ISO10474提交报告。对同一钢坯切割试样检验，按ISO10474提交报告2端淬淬透性(按GB/T225)不检验3纯度及冶炼b不规定钢材在钢包中脱氧及精炼处理，并经真空脱气，浇铸过程应有防氧化措施，经用户同意，钢在熔炼时最多可加齊15ppm(15gg/g)o最大氧含量25ppm(25pg/g),按GB/T10561方法B检验II区纯度，检验面积近允许采用满足相当洁净度的其它规范，按ISO10474提交报告。下表为夹杂当量尺寸允许值

7、。ABCD细系粗系细系粗系细系粗系细系粗系MQ3.03.02.51.52.51.52.01.5ME3.02.02.51.51.01.01.51.04锻造比e不规定至少3倍5晶粒度按ISO643不规定细晶粒，以5级或更细组织为主，按ISO10474提交检验报告6粗加工状态超声波探伤，ASTMA388不规定推荐。对于大直径工件在切齿前检查缺陷要求。五件以上产品可抽查按ASTMA388中背反射或参考块8-0400检测；3.2mm平底行探伤(GB/T13304)。探伤时由外圆至中径360°扫描，不指定距离大小的修正曲线(单点DAC),在保证同等

8、质量譏下允许采用供需双方协议的翻防法。表8（续》序号项目MLMQME7表面硬度7.1工件代表性表面硬度d（见附录B:维-洛氏硬度换算）最低55HRC或600HV,抽查。（58〜64）HRC或（660〜800