风电齿轮箱讲义(2015.10.10).ppt

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1、风电齿轮箱结构类型与工作原理及其质量控制和故障分析刘其勇2015.10.10概述双馈风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、发电机、塔架等组成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的发电转速，以供发电机能正常发电。因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。一、风力发电双馈机组轴系布置形式二、风电齿轮箱的传动结构类型与工作原理三、风电齿轮箱齿轮、轴承润滑机理四、风电齿轮箱制造流程介绍五、风电齿

2、轮箱的质量控制六、风电齿轮箱的损坏类型及其原因和处理方法目录一、风力发电双馈机组轴系布置形式目前双馈风力发电机组的机械轴系布置形式有四种：1、三点支撑形式。2、两点支撑形式。3、一点支撑形式。4、主轴和箱体集成式。(一）、“三点支撑”布置：1、主轴省去后轴承支撑，简化了机构，但使齿轮箱的载荷复杂化；2、箱体下垂现象比“两点式”严重，必须增强扭力臂；3、高速端采用的高弹联轴节要减少对高速轴轴承的脉动应力。（二）、“两点支撑”布置形式：这种方式虽然保守，但却有多年的运行经验，比较可靠。1、为承受风轮载荷，主轴尽量加强，让齿轮箱仅传递扭矩和升速。2、

3、“静不定”问题的处理：主轴与齿轮箱柔性联接（应用高弹、液力联轴器）。3、因重量引起轴线下垂，增加了高速轴损坏的几率，需改善扭力臂的支撑结构。4、建议采用整体式底盘，避免分体支架造成轴线的偏移。（三）、“一点支撑”布置形式：1、关键技术——双排滚锥轴承的研制；2、风轮所有变异载荷和激振全部由齿轮箱机承受，有较大的风险；3、难以布置柔性联接结构。（四）、“主轴和箱体集成式”：1、悬臂行星架；2、内齿圈单面联接（弹性补偿）。二、风电齿轮箱的传动结构类型与工作原理目前风电齿轮箱的结构形式有：一级行星+两级平行轴二级行星+一级平行轴差动两级行星+一级平行

4、轴差动三级行星+一级平行轴两级行星传动其它传动结构（一）、一级行星+两级平行轴三维图剖视图二维图剖视图带主轴的一级行星+两级平行轴二维图剖视图（二）、两级行星+一级平行轴三维图剖视图三维图剖视图带主轴的两级行星+一级平行轴二维图剖视图（三）、差动两级行星+一级平行轴带主轴的差动两级级行星+一级平行轴二维图剖视图（四）、差动三级行星+一级平行轴（五）、两级行星传动（紧凑型）（六）、其它结构形式齿轮箱工作原理（以600KW齿轮箱为例）齿轮箱的结构原理图见上图。结构上采用行星—平行轴混合传动的紧凑结构；低速级转速低，扭矩大，采用行星传动。第二级

5、、第三级扭矩小得多，采用斜齿传动。其具体原理为：首先，通过风带动叶片转动，叶片通过轮毂把转速传到输入轴（1）上。通过输入轴（1）上的花键把力矩传到行星架（2）上，行星架通过内齿圈（3）行星轮（4）和太阳轮（5）组成的行星传动传到太阳轮（5）上，太阳轮（5）通过另一端的花键把力矩传到大齿轮（6）上，大齿轮（6）通过齿轮传动把力矩传到齿轮轴（7）上，齿轮轴（7）通过轴上的大齿轮把力矩传到输出轴（8）上。输出轴（8）通过输出轴轴伸端把力矩和转速传到发电机上，供发电机发电。1、箱体：齿轮箱箱体由球墨铸铁制成。它具有抗扭曲功能，并通过模塑成形而具有良好的

6、噪声情况和温度变化特性。同时具有抗低温的性能。箱体上已准备有足够多的运输吊环、观察和装配盖板。另外还有检查油位的油位计，用于换油的放油塞和箱体通风的放气塞。2、齿零件：齿轮箱带齿零件除内齿圈外其余都经过渗碳处理。所有齿轮都要经过磨削。通过高精度齿轮降低了齿轮箱的噪声级并确保齿轮箱的运行安全。行星齿轮箱的内齿圈均由调质钢制成。齿轮通过过盈配合与轴连接。这种连接方式可以以更安全的方式传递扭矩。3、轴承：所有轴均通过滚动轴承支承。滚动轴承的润滑是通过压力润滑进行润滑的。高速端轴承始终受传感器监控。4、轴封：齿轮箱采用全迷宫密封方式。确保润滑油不会从迷

7、宫式密封装置中溢出。迷宫式密封装置后端附装了V型密封圈，避免杂质和水进入。三、齿轮、轴承润滑机理齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精度等原因是其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩擦，这都会产生一定的热量。如果这些热量在它们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最后导致高温烧毁齿轮和轴承。因此齿轮和轴承在转动过程中必须用润滑油来进行冷却。所以润滑油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承

8、我们都要采用强制润滑。原因有：1、强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是监控不了的。从安全性考虑采用强制润滑。2、现在风电齿轮箱功率越来越大，其功率损耗也