这次小编在这里给大家整理了风力发电机组齿轮箱概述，本文共8篇，供大家阅读参考。
篇1：风力发电机组齿轮箱概述
风力发电机组齿轮箱概述
第一节 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。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴（俗称大轴）与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。
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，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求，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；应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击；保证充分的润滑条件，等等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态进行遥控。
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齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。
如前所述，风力发电受自然条件的影响，一些特殊气象状况的出现，皆可能导致风电机组发生故障，而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。因此，加强对齿轮箱的研究，重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。
第二节 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。通常应采用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。
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。
二、设计要求
风力发电机组增速箱的设计参数，除另有规定外，常常采用优化设计的方法，即利用计算机的分析计算，在满足各种限制条件下求得最优设计方案。
（一） 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、其它机件阻尼等。齿轮的效率在不同工况下是不一致的。
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。
（二） 噪声级
风力发电增速箱的噪声标准为85dB（A）左右。噪声主要来自各传动件，故应采取相应降低噪声的措施：
1. 适当提高齿轮精度，进行齿形修缘，增加啮合重合度；
2. 提高轴和轴承的刚度；
3. 合理布置轴系和轮系传动，避免发生共振；
4. 安装时采取必要的减振措施，将齿轮箱的机械振动控制在GB/T8543规定的C级之内。
（三） 可靠性
按照假定寿命最少的要求，视载荷谱所列载荷分布情况进行疲劳分析，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极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析、动力学分析等。分析方法除一般推荐的设计计算方法外，可采用模拟主机运行条件下进行零部件试验的方法。
在方案设计之初必须进行可靠性分析，而在施工设计完成后再次进行详细的可靠性分析计算，其中包括精心选取可靠性好的结构和对重要的零部件以及整机进行可靠性估算。
第三节 齿轮箱的构造
一、齿轮箱的类型与特点
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。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表.20.1-1。
（表20.1-1 风力发电齿轮箱的主要类型和特点）。
二、齿轮箱图例
（各种齿轮箱图例如图20.1 ～ 20.7 所示）。
第四节 齿轮箱的主要零部件
箱体结构
箱体是齿轮箱的重要部件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。应注意轴承支承和机座支承的不同方向的反力及其相对值，选取合适的支承结构和壁厚，增设必要的加强筋。筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。
箱体的应力情况十分复杂且分布不匀，只有采用现代计算方法，如有限元、断裂力学等方法辅以摸拟实际工况的光弹实验，才能较为准确
地计算出应力分布的状况。利用计算机辅助设计，可以获得与实际应力十分接近的结果。
采用铸铁箱体可发挥其减振性，易于切削加工等特点， 适于批量生产。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。用铝合金或其他轻合金制造的箱体，可使其重量较铸铁轻20%~30%， 但从另一角度考虑，轻合金铸造箱体，降低重量的效果并不显著。这是因为轻合金铸件的弹性摸量较小，为了提高刚性，设计时常须加大箱体受力部分的横截面积，在轴承座处加装钢制轴承座套，相应部位的尺寸和重量都要加大。目前除了较小的风电机组尚用铝合金箱体外，大型风力发电齿轮箱应用轻铝合金铸件箱体已不多见。
单件、小批生产时，常采用焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减小机械加工过程和使用中的变形，防止出现裂纹，无论是铸造或是焊接箱体均应进行退火、时效处理，以消除内应力。
为了便于装配和定期检查齿轮的啮合情况，在箱体上应设有观察窗。机座旁一般设有连体吊钩，供起吊整台齿轮箱用。
箱体支座的凸缘应具有足够的刚性，尤其是作为支承座的耳孔和摇臂支座孔的结构，其支承刚度要作仔细的核算。为了减小齿轮箱传到机舱机座的振动，齿轮箱可安装在弹性减振器上。最简单的弹性减振器是用高强度橡胶和钢垫做成的弹性支座块，合理使用也能取得较好的结果。
箱盖上还应设有透气罩、油标或油位指示器。在相应部位设有注油器和放油孔。放油孔周围应留有足够的放油空间。采用强制润滑和冷却的齿轮箱，在箱体的合适部位设置进出油口和相关的液压件的安装位置。
齿轮和轴的结构
风力发电机组运转环境非常恶劣，受力情况复杂，要求所用的材料除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下所具有的材料特性，如抗低温冷脆性、冷热温差影响下的尺寸稳定性等等。对齿轮和轴类零件而言，由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计，一般情况下不推荐采用装配式拼装结构或焊接结构，齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内，都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。当齿轮顶圆直径在2倍轴径以下时，由于齿轮与轴之间的连接所限，常制成轴齿轮的形式。
为了提高承载能力，齿轮、轴一般都采用合金钢制造。外齿轮推荐采用20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6、17Cr2Ni2MoA 等材料。内齿圈和轴类零件推荐采用42CrMoA、34Cr2Ni2MoA等材料。采用锻造方法制取毛坯，可获得良好的锻造组织纤维和相应的力学特征。合理的预热处理以及中间和最终热处理工艺，保证了材料的综合机械性能达到设计要求。
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。通常采用最终热处理的方法是渗碳淬火，齿表面硬度达到HRC60+/-2，具有良好的抗磨损接触强度，轮齿心部则具有相对较低的硬度和较好的韧性，能提高抗弯曲强度，而通常对齿部的最终加工是采用磨齿工艺。
加工人字齿的时候，如是整体结构，半人字齿轮之间应有退刀槽；如是拼装人字齿轮，则分别将两半齿轮按普通圆柱齿轮加工，最后用工装将两者准确对齿，再通过过盈配合套装在轴上。
齿轮加工中，规定好加工的工艺基准非常重要。轴齿轮加工时，常用顶尖顶紧两轴端中心孔安装在机床上。圆柱齿轮则利用其内孔和一个端面作为工艺基准，用夹具或通过校准在机床上定位。
在一对齿轮副中，小齿轮的齿宽比大齿轮略大一些，这主要是为了补偿轴向尺寸变动和便于安装。为减小轴偏斜和传动中弹性变形引起载荷不均匀的影响，应在齿形加工时对轮齿作修形处理。
齿轮与轴的联接
平键联接 常用于具有过盈配合的齿轮或联轴器与轴的联接。
花键联接 通常这种联接是没有过盈的.，因而被联接零件需要轴向固定。花键联接承载能力高，对中性好，但制造成本高，需用专用刀具加工。
过盈配合联接 过盈配合联接能使轴和齿轮（或联轴节）具有最好的对中性，特别是在经常出现冲击载荷情况下，这种联接能可靠地工作，在风力发电齿轮箱中得到广泛的应用。利用零件间的过盈配合形成的联接，其配合表面为圆柱面或圆锥面（锥度可取1：30~1：8）。圆锥面过盈联接多用于载荷较大，需多次装拆的场合。
胀紧套联接 利用轴、孔与锥形弹性套之间接触面上产生的摩擦力来传递动力，是一种无键联接方式，定心性好，装拆方便，承载能力高，能沿周向和轴向调节轴与轮毂的相对位置，且具有安全保护作用。国家标准GB5867-86对其所推荐的四种胀紧套的结构形式和基本尺寸作了详细的规定。
齿轮箱中的轴按其主动和被动关系可分为主动轴、从动轴和中间轴。首级主动轴和末级从动轴的外伸部分用于安装半联轴器，与风轮轮毂或电机传动轴相连。为了提高可靠性和减小外形尺寸，有时将半联轴器（法兰）与轴制成一体。
轴上各个配合部分的轴颈需要进行磨削加工。为了减少应力集中，对轴上台肩处的过渡圆角、花键向较大轴径过渡部分，均应作必要的处理，例如抛光，以提高轴的疲劳强度。在过盈配合处，为减少轮毂边缘的应力集中，压合处的轴径应比相邻部分轴径加大5%，或在轮毂上开出卸荷槽。装在轴上的零件，轴向固定应可靠，工作载荷应尽可能用轴上的止推轴肩来承受，相反方向的固定则可利用螺帽或其他紧固件。为防止螺纹松动，可利用止动垫圈、双螺帽垫圈、锁止螺钉或串联铁丝等。有时为了节省空间，简化结构，也可以用弹簧挡圈代替螺帽和止动垫圈，但不能用于轴向负荷过大的地方。
轴的材料采用碳纲和合金纲。如40、45、50、40Cr、50Cr、42CrMoA等，常用的热处理方法为进行调质，而在重要部位作淬火处理。要求较高时可采用20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、17CrNi5、16CrNi 等优质低碳合金纲，进行渗碳淬火处理，获取较高的表面硬度和心部较高的韧性。
滚动轴承
齿轮箱的支承中，大量应用滚动轴承，其特点是静摩擦力矩和动摩擦力矩都很小，即使载荷和速度在很宽范围内变化
时也如此。滚动轴承的安装和使用都很方便，但是，当轴的转速接近极限转速时，轴承的承载能力和寿命急剧下件下降，高速工作时的噪音和振动比较大。齿轮传动时轴和轴承的变形会引起齿轮和轴承内外圈轴线的偏斜，使轮齿上载荷分布不均匀，会降低传动件的承载能力。由于载荷不均匀性而使轮齿经常发生断齿的现象，在许多情况下又是由于轴承的质量和其他因素，如剧烈的过载而引起的。选用轴承时，不仅要根据载荷的性质，还应根据部件的结构要求来确定。相关技术标准，如DIN281，或者轴承制造商的的样本，都有整套的计算程序和方法可供参考。
计算的使用寿命应不小于13万小时。在安装、润滑、维护都正常的情况下，轴承运转过程中，由于套圈与滚动体的接触表面经受交变负荷的反复作用而产生疲劳剥落。疲劳剥落若发生在寿命期限之外，则属于滚动轴承的正常损坏。因此，一般所说的轴承寿命指的是轴承的疲劳寿命。一批轴承的疲劳寿命总是分散的，但总是服从一定的统计规律，因而轴承寿命总是与损坏概率或可靠性相联系。
第五节 齿轮箱的使用及其维护
在风力发电机组中，齿轮箱是重要的部件之一，必须正确使用和维护，以延长使用寿命。
齿轮箱主动轴与叶片轮毂的连接必须可靠紧固。输出轴若直接与电机联接时，应采用合适的联轴器，最好是弹性联轴器，并串接起保护作用的安全装置。齿轮箱轴线与相联接部分的轴线应保证同心，其误差不得大于所选用联轴器的允许值。
齿轮箱安装后用人工盘动应灵活，无卡滞现象，齿面接触斑点应达到技术条件的要求。按照说明书的要求加注规定的机油达到油标刻度线，并在正式使用之前空载运转，此时可以利用电机带动齿轮箱，经检查齿轮箱运转平稳，无冲击振动和异常噪音，润滑情况良好，且各处密封和结合面不漏油，才能与机组一起投入试运转。
加载试验应分阶段进行，分别以额定载荷的25%、50%、75%、100%加载，每一阶段运转以平衡油温为主，一般不得小于2小时，最高油温不得超过80bC，其不同轴承间的温差不得高于15bC。
齿轮箱的润滑
齿轮箱的润滑十分重要，良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。为此，必须高度重视齿轮箱的润滑问题，严格按照规范保持润滑系统长期处于最佳状态。齿轮箱常采用飞溅润滑或强制润滑，一般以强制润滑为多见。因此，配备可靠的润滑系统尤为重要。电动齿轮泵从油箱将油液经滤油器输送到齿轮箱的润滑管路，对各部分的齿轮和传动件进行润滑，管路上装有各种监控装置，确保齿轮箱在运转当中不会出现断油。
在齿轮箱运转前先启动润滑油泵，待各个润滑点都得到润滑后，间隔一段时间方可启动齿轮箱。当环境温度较低时，例如小于10bC，须先接通电热器加机油，达到预定温度后才投入运行。若油温高于 设定温度，如65bC时，机组控制系统将使润滑油进入系统的冷却管路，经冷却器冷却降温后再进入齿轮箱。管路中还装有压力控制器和油位控制器，以监控润滑油的正常供应。如发生故障。监控系统将立即发出报警信号，使操作者能迅速判定故障并加以排除。
对润滑油的要求应考虑：1）减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合；2）吸收冲击和振动；3）防止疲劳点蚀；4）冷却，防锈，抗腐蚀。不同类型的传动有不同的要求。风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型，其主要的失效形式是胶合与点蚀，故在选择润滑油时，重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。因为在较大的温差下工作，要求粘度指数相对较高。为提高齿轮的承载能力和抗冲击能力，适当地添加一些极压添加剂也有必要，但添加剂有一些副作用，在选择时必须慎重。齿轮箱制造厂一般根据自己的经验或实验研究推荐各种不同的润滑油，例如MOBIL632，MOBIL630或L-CKC320，L-CKC220 GB5903-95齿轮油就是根据齿面接触应力和使用环境条件选用的。
在齿轮箱运行期间，要定期检查运行状况，看看运转是否平稳；有无振动或异常噪音；各处连接和管路有无渗漏，接头有无松动；油温是否正常。定期更换润滑油，第一次换油应在首次投入运行500小时后进行，以后的换油周期为每运行5，000-10，000小时。在运行过程中也要注意箱体内油质的变化情况，定期取样化验，若油质发生变化，氧化生成物过多并超过一定比例时，就应及时更换。
齿轮箱应每半年检修一次，备件应按照正规图纸制造，更换新备件后的齿轮箱，其齿轮啮合情况应符合技术条件的规定，并经过试运转与负荷试验后再正式使用。
第六节 齿轮箱常见故障及预防措施
齿轮箱的常见故障有齿轮损伤、轴承损坏、断轴和渗漏油、油温高等。
一、齿轮损伤
齿轮损伤的影响因素很多，包括选材、设计计算、加工、热处理、安装调试、润滑和使用维护等。常见的齿轮损伤有齿面损伤和轮齿折断两类。
（一） 轮齿折断（断齿）
断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。根据裂纹扩展的情况和断齿原因，断齿可分为过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等。
过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有突然冲击超载、轴承损坏、轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等。断齿断口有呈放射状花样的裂纹扩展区，有时 断口处有平整的塑性变形，断口副常可拼合。仔细检查可看到材质的缺陷，齿面精度太差，轮齿根部未作精细处理等。在设计中应采取必要的措施，充分考虑预防过载因素。安装时防止箱体变形，防止硬质异物进入箱体内等等。
疲劳折断发生的根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用下，从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断。在疲劳折断的发源处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射。产生的原因是设计载荷估计不足，材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等等。故在设计时要充分考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿
轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。
随机断裂的原因通常是材料缺陷，点蚀、剥落或其他应力集中造成的局部应力过大，或较大的硬质异物落入啮合区引起。
（二） 齿面疲劳
齿面疲劳是在过大的接触剪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，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。
（三） 胶合
胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上的金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涉引起，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。
二、轴承损坏
轴承是齿轮箱中最为重要的零件，其失效常常会引起齿轮箱灾难性的破坏。轴承在运转过程中，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，由于安装、润滑、维护等方面的原因，而产生点蚀、裂纹、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。据统计，在影响轴承失效的众多因素中，属于安装方面的原因占16%，属于污染方面的原因也占16%，而属于润滑和疲劳方面的原因各占34%。使用中70%以上的轴承达不到预定寿命。因而，重视轴承的设计选型，充分保证润滑条件，按照规范进行安装调试，加强对轴承运转的监控是非常必要的。通常在齿轮箱上设置了轴承温控报警点，对轴承异常高温现象进行监控，同一箱体上不同轴承之间的温差一般也不超过15bC，要随时随地检查润滑油的变化，发现异常立即停机处理。
三、断轴
断轴也是齿轮箱常见的重大故障之一。究其原因是轴在制造中没有消除应力集中因素，在过载或交变应力的作用下，超出了材料的疲劳极限所致。因而对轴上易产生的应力集中因素要给予高度重视，特别是在不同轴径过渡区要有圆滑的圆弧连接，此处的光洁度要求较高，也不允许有切削刀具刃尖的痕迹。设计时，轴的强度应足够，轴上的键槽、花键等结构也不能过分降低轴的强度。保证相关零件的刚度，防止轴的变形，也是提高轴的可靠性的相应措施。
四、油温高
齿轮箱油温最高不应超过80bC，不同轴承间的温差不得超过15bC。一般的齿轮箱都设置有冷却器和加热器，当油温底于10bC时，加热器会自动对油池进行加热；当油温高于65bC时，油路会自动进入冷却器管路，经冷却降温后再进入润滑油路。如齿轮箱出现异常高温现象，则要仔细观察，判断发生故障的原因。首先要检查润滑油供应是否充分，特别是在各主要润滑点处，必须要有足够的油液润滑和冷却。再次要检查各传动零部件有无卡滞现象。还要检查机组的振动情况，前后连接有否松动等等。
篇2：风力发电机组齿轮箱评估指南
风力发电机组齿轮箱评估指南
1.1本指南适用于水平轴风力发电机组（风轮扫掠面积大于或等于40m2）中使用平行轴或行星齿轮传动的齿轮箱。1.2本指南根据中国船级社《风力发电机组认证规范》对风力发电机组齿轮箱的设计评估及制造检验的内容、方法及程序作出规定。
2. 齿轮箱的设计评估
2.1送审文件
当申请我社对齿轮箱进行设计评估时，设计方至少应向我社提交以下图纸及技术文件：
（1） 齿轮箱装配图、部件图、箱体图、传动轴和齿轮的单独部件图及附有材料数据的零件清单；
（2） 所有传扭零部件的强度分析报告，齿轮轴承尺寸及在功率传输过程中重要螺纹连接件的分析报告；
（3） 润滑系统图及有关监控装置和辅助设备资料；
（4） 防腐技术要求；
（5） 采用该齿轮箱的风力发电机组的技术规格书，其中应包括对齿轮箱的技术参数要求（备查）。
2.2齿轮箱的设计原则应符合本社《风力发电机给认证规范》第6.5.2条的要求。
2.3齿轮箱的设计载荷
（1） 风力发电机组安装地点的典型载荷谱是齿轮箱计算的基础。载荷谱既可以通过测量又可以根据本社《风力发电机组认证规范》第4章计算确定。
（2） 齿轮箱传扭零件在运行中，同时承受驱动力矩施加的静载荷和动载荷。动载荷取决于驱动侧（风轮）和被驱动侧（发电机）的特性，驱动部分和被驱动部分（轴和联轴器）的质量、刚度和阻尼值，以及外界条件作用在风力发电机组上的载荷。
（3） 当采用实测载荷谱计算时，取动载荷放大因子KA＝1。
（4） 当采用本社规范计算载荷谱时，放大因子KA应按规范中相应规定选取。
2.4 齿轮箱的极限载荷
（1） 应按本社接受的规范／标准对轮齿进行极限状态分析，且应提供齿根抗断裂疲劳强度和齿面抗点蚀强度的计算报告。
（2） 应对抗断裂和抗点蚀进行静强度分析。
2.5 强度计算
2.5.1齿轮
（1） 静强度计算：静强度分析应以作用于齿轮箱上的最大转矩为基础。静强度计算应按GB/T3480（或DIN3990）规定的方法进行。安全系数的选取应符合本社《风力发电机组认证规范》6.5.3条的要求。
（2） 疲劳强度计算：轮齿的疲劳强度分析应建立在轮齿应力分析和确定其疲劳特性（S－N曲线）基础上。前者可根据载荷谱采用应力分析程序进行，后者可查有关手册或通过试验获得。疲劳损伤破坏根据线性损伤累积理论来确定。疲劳分析可按GB/T3480或DIN3990规定的方法进行。安全系数的选取应符合本社《风力发电机组认证规范》第6.5.3条的要求。
2.5.2 轴及其连接件
（1） 所有的轴均应进行疲劳强度和静强度分析。对连接件（如键、伸缩接头）一般可仅进行静强度分析。
（2） 静强度计算应以最大转矩为基础，其最大计算应力相对于材料的屈服点应具有大于1.1倍的安全系数。
（3） 疲劳强度计算应符合本社《风力发电机组认证规范》6.5.4的要求。
（4） 在功率传输过程中采用螺纹联接时，应按有关标准进行螺纹联接强度分析。
（5） 如箱体要承受风轮载荷时，应对箱体进行强度或变形的有限元分析。
2.5.3 滚动轴承
（1） 轴承应按GB/T6391或轴承制造商的计算指南进行计算。
（2） 轴承在最大载荷下的静承载能力fs系数应不小于2.0。输入轴轴承的静强度计算须计入风轮的附加静负荷。
（3） 轴承使用寿命采用扩展寿命计算方法进行，计算中所用的失效概率设定为10％。
（4） 计算寿命应不小于130000小时。
2.6 齿轮箱设计评估检验项目表
在齿轮箱设计评估过程中，可参照以下检验项目表，逐项审查是否符合本社规范及本社接受的其它规范或标准的要求。
表1 送 审 文 件 项 目 表
① 设计方是否提交了下述图纸： 是 否 备 注
1. 齿轮箱装配图2. 箱体详图3. 齿轮详图4. 轴系详图5. 轴承详图 6. 零部件清单（包含材料数据）7. 润滑系统图8. 润滑系统材料清单
② 设计方是否提交了下述计算书
1. 齿轮计算书2. 轴承计算书3. 轴计算书4. 箱体计算书5. 螺纹连接件计算书
表2 齿 轮 设 计 评 审 项 目 表
① 检查齿轮图中是否确定了下列参数： 是 否 备 注
1. 齿数（Z）2. 螺旋角（β）3. 面宽（b）4. 剖面变换系数（X）5. 跨距（Wk）6. 通用模数（mn）7. 通用压力角（αn）8. 端部倒角9. 边缘倒角10. 剖面修正11.螺旋修正
② 精度及公差 是 否 备 注
1. 精度说明书2. 精度等级3. 剖面总偏差4. 剖面倾斜偏差5. 剖面形式偏差6. 总的螺旋偏差7. 螺旋斜面偏差8. 螺旋形式偏差9. 单螺距偏差10. 总累积螺距偏差11. 外形尺寸公差12. 螺旋公差13. 轮齿表面硬度公差
③ 齿轮材料特性
1. 材料形式2. 合金材料3. 材料等级4. 热处理5. 有效打磨深度6. 核心硬度7. 回火表面点蚀
④ 齿轮计算书
下列参数的取值是否合理？
1. 载荷谱2. 材料等级3. 轮齿精度4. 表面硬度5. 载荷分布系数6. 动力系数7. 轮齿温度8. 润滑运动粘度9. 润滑压力－粘度系数10. 轮齿表面糙度11. 寿命12. 横向接触率13. 轴向接触率
表3 轴 承 设 计 评 审 项 目 表
① 轴承下列参数是否符合规范要求： 是 否 备 注
1. 轴承寿命2. 轴承类型3. 轴承布置4. 轴承轴与箱体的配合5. 轴承支架6. 轴承内部余量7. 轴承装配8. 润滑方式9. 行星齿轮轮缘厚度10. 轴承材料
② 轴承图是否确定了下列参数
1. 轴尺寸2. 轴材料3. 轴硬度4. 直径公差5. 长度公差6.平直度公差7. 圆度公差8.平行度公差9. 表面硬度公差
③ 键槽的设计是否避免了应力集中
④ 键槽边缘是否光顺
⑤ 键槽应没有延伸到轴承的边缘
⑥ 若轴采用合金钢是否具有足够硬度
⑦ 齿轮箱的装配是否会损坏轴
⑧ 轴与轴承内表面是否配合紧密
⑨ 轴计算书是否满足以下要求？
1. 是否采用认可的计算方法2. 计算扭矩时是否忽略了键的影响3. 轴与齿轮的配合是否考虑了公差4. 滑动扭矩是否足够传递峰值载荷5. 是否用最小疲劳载荷计算了变形量6. 最大变形量是否考虑了载荷分布系数7. 轴承最大斜度是否在轴承厂推荐范围内8. 疲劳安全系数9. 屈服安全系数
表4 密 封 设 计 评 审 项 目 表
① 图纸中是否确定了下列参数？ 是 否 备 注
1. 密封类型2. 密封尺寸3. 密封材料4. 密封与轴的间隙5. 轴直径、表面糙度、间隙公差6. 外壳直径、表面糙度、安装间隙
② 装配 备 注
1. 齿轮箱的`装配是否可能损坏密封部件2. 是否提供了密封安装程序3. 密封件与轴的间隙是否符合密封厂家的推荐值4. 边界尺寸是否符合轴封厂家的推荐值
③ 密封设计是否符合规范或标准要求
1. 是否采用V型圈使油封与杂物隔离2. 密封寿命3. 密封类型4. 密封布置5. 密封间隙6. 密封更换
表5 润 滑 系 统 设 计 评 审 表
① 图中提供了下列润滑系统参数吗： 是 否 备 注
1. 润滑系统材料清单2. 润滑系统备件清单3. 润滑系统维护手册4. 润滑油类型5. 润滑油粘度6. 润滑油质量7. 润滑油更换间隔期
② 润滑系统设计
1. 润滑油质量是否符合要求2. 油泵容量是否足够3. 释放阀压力是否≥3.5bar4. 过滤器易于更换吗？5. 润滑油冷却器容量是否足够6. 加热器容量是否足够7. 润滑管系内表面是否打了油漆8. 润滑管系内表面是否光顺9. 排油口是否处在最低点 签发齿轮
2.7 评估结论
本社确认齿轮箱的设计符合本社规范及本社接受的相关标准的要求后，将箱设计评估符合证明，并在相应的图纸、技术文件上盖评估合格章。
3.齿轮箱的检验
3.1齿轮箱的制造厂应按本社《产品检验规则》的要求向本社申请产品检验。3.2齿轮箱的型式认可
有下列情况之一时，齿轮箱生产厂应向本社申请型式认可：
（1） 新产品的试制定型鉴定时；
（2） 产品的设计、工艺等方面有重大改变时；
（3） 出厂检验的结果与上次型式认可有较大差异时。
3.3型式认可后的制造检验
本社验船师在齿轮箱的制造过程中应到工厂进行有重点的检验，如对主要材料、零部件、工序质量进行检查和监督。见证有关的试验、测量等，并包括审查有关质量记录和核查外购的或分包方提供的材料、零部件是否符合要求，及在产品完工后参加有关试验和进行检查。检验满意后，在齿轮箱上加以本社检验标志和其它有关项目（如产品证书号等）的标识，并颁发产品合格证书。
3.4检验项目与方法
除另有规定外，齿轮箱的检验项目和检验方法应符合表1的规定。
表1 检验项目和方法
序号 检验项目 型式检验 出厂检验 检验方法
1 材质 △ △ GB/T8539等有关标准
2 外观 △ △ 目测
3 接触斑点 △ － GB/T13924
4 清洁度 △ － JB/T7929
5 空载试验 △ * 表2
6 性能试验 △ － 表2
7 齿面接触疲劳寿命试验 △ － 表2
8 噪声 △ － GB/T6404
9 振动 △ － GB/T8543
10 空载功率损耗 △ △ 表2
11 密封 △ △ 目测
注：打“△“为进行的检验项目；对“－”为不作规定的检验项目；打“*”为按照制造厂试验台位作部分加载试验。
3.5运载试验
齿轮箱运转试验应符合表2的规定。
表2试验内容
序 号 项目名称 试验项目 说明
序号 试验内容
I 空载试验 在额定转速下，正、反两方向运转不少于1h。要求：
1 连接件、紧固件不松动；
2 密封处接合处不漏油、不渗油；
3 运转平稳、无冲击；
4 润滑充分。检查轴承和油池温度。每5min记录一次油压、油温。
II 性能试验 空载试验合格后，在额定转速下进行逐级加载试验。按规定25％、50％、75％的额定负载各运转30min。按100％额定负载运转120min，110%超负载运转30min，要求： 可根据制造厂试验条件确定加载要求
5 在正常运转情况下，每隔10min测定并记录一次转速、负载（扭矩）、油温、油压及各轴承挡外壳温度。
6 在额定转速和100％额定负载下，测定齿轮箱的噪声、振动。 可根据制造厂试验条件，在台位最大负荷下进行
7 齿面接触斑点，轮齿齿面状况检查
III 空载功率损耗测定 8 在额定转速，油温稳定在45℃～65℃，空载工况下测定齿轮箱功率损耗。
IV 齿面接触疲劳寿命试验 9 在额定负荷下高速齿轮的应力循环数：调质齿轮、淬火齿轮为5×107。检验项目与本表序号5～7相同。 允许用工业应用试验代替疲劳寿命试验
篇3：风力发电机组齿轮箱监控设施论文
风力发电机组齿轮箱监控设施论文
【摘要】齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损。
风力发电机组齿轮箱在传动系统中的作用是等功率地将风轮获得的低转速的机械能转变成高转速的机械能，传动系统中的齿轮箱是载荷和转速匹配的中心部件。因此齿轮箱的运行状态和技术参数直接影响到整个机组运行的技术状态。正是由于齿轮箱的技术功能特点，在风力发电机组传动系统中的`齿轮箱一般都设计有相应的监控设施，控制系统可以实时地监控其中的轴承温度、润滑油温，润滑系统的油压，润滑油位，并且根据环境条件的不同，配备有润滑油的加热和散热装置，控制系统可以根据润滑油的温度自动地启动散热装置和加热装置，以使齿轮箱尽可能地工作于最佳状态。
1。 齿轮箱的监控系统
齿轮箱的监控系统主要由润滑油温度传感器、润滑系统油流传感器、压力表、润滑油位传感器、散热装置、加热器等设施组成。系统的结构原理见下图：
2。 齿轮箱监控系统与主控系统的关系
温度传感器将箱体内的润滑油温度以模拟电压信号的形式发送到控制计算机，控制计算机首先将润滑油温信号和环境温度信号进行处理形成数字控制信号，根据控制信号的不同，计算机将触发不同的控制逻辑，控制逻辑输出相应的控制信号驱动继电器或发出报警信号，继电器的状态决定相应接触器的断开和闭合，接触器的状态直接控制相应执行元件的动作，如散热风扇的启动和停止、加热电阻的接通和断开、自动停机等。
油位传感器根据润滑油位的高低发出一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。
油流传感器发出的也是一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。
3。 齿轮箱监控系统运行技术状态的判别
以某种 660kW风力发电机组的齿轮箱监控系统为例，该齿轮箱的润滑系统采用了主动润滑方式，对于齿轮来说，属于飞溅润滑和喷淋润滑相结合的混合润滑，对于轴承来说则是强制性润滑。该润滑系统由齿轮泵、散热风扇、过滤器、油流传感器组成，其中的油流传感器用于检测润滑系统油流的状态，在正常工作状态下，该传感器会向控制计算机发出信号，表明润滑系统工作正常，如果润滑系统中过滤器堵塞或油流量不足而使系统的压力降低到一定值时，该压力传感器会立即中断向中心计算机发出的信号，控制计算机检测到该信号中断后，便立即发出报警信号并使机组停止运行。过滤器是油路系统中的另一个功能部件，在正常工作状态下，油流通过进油口进入滤芯外腔，经滤网过滤后进入滤芯内腔出油口；为了在各种状态下保证润滑油的流量，在过滤器中设置了一个旁路阀，目的是在滤网阻塞或气温较低引起润滑油的粘度增加时，打开旁路阀，一部分润滑油经旁路阀直接到达出油口，保证润滑系统有足够的供油量；另外过滤器上还设计了一个极限开关，当油路和滤芯内腔的压力差超过一定限度时，该极限开关便打开以指示滤网太脏，或润滑油粘度太大。
温度控制是齿轮箱运行状态控制的另一个重要组成部份，以某种660kW风力发电机组的齿轮箱系统为例，控制系统实时地对齿轮箱的润滑油温度进行着监控。该温度控制系统有温度传感器、散热装置、加热装置组成。控制系统连续地读取齿轮箱温度传感器发来的温度信号，若环境温度高于15℃或齿轮箱润滑油温高于60℃，则控制系统使加热电阻断电，停止加热；冷却系统的控制原理是，当齿轮箱的温度高于60℃时，则启动散热器风扇，在此状态下即使齿轮箱的润滑油温降到了60℃时以下，散热器风扇也会继续工作一段时间再停止运行；如果控制系统检测到齿轮箱温度超过85℃，则发出报警信号并使机组停止运行，在此状态下应检查加热系统和散热系统是否工作正常，如果加热系统和散热系统工作正常则需检查齿轮的啮合状态和轴承的润滑状态和振动指标。
齿轮箱的油位是保证齿轮箱正常运行的关键要素之一，在某种 660kW的齿轮箱上，除了设计有观察窗外，还设计有一个油位传感器，该传感器在齿轮箱内的油位低于设定值时向控制计算机发出信号，控制系统检测到该信号后立即发出报警信号并使机组停止运行。
4。 结论和建议
齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。
在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损。
篇4：风力发电机组齿轮箱试验要求论文
风力发电机组齿轮箱试验要求论文
摘要：以下主要论述了风力发电齿轮箱试验的要求、空载试验、负载试验、批量生产试验等几个方面的有关要求。主要适用于大功率风电齿轮箱。
一、前言：
风力发电齿轮箱是风力发电机组的关键部件之一。此齿轮箱设计要求严格，制造精度高，要求运行可靠性好，所以，齿轮箱的出厂试验显得尤为重要。
二、试验要求：
1. 试验所用仪器：
① 动力源：按齿轮箱的'功率选用适当电机
② 试验台：按要求搭建
③ 测量仪表：
a. 温度计、Pt100仪表：用于测量被试齿轮箱润滑油温度，轴承温度。
b. 测振仪：测量振动。要求测量高速轴，内齿圈外部等处振动量。
c. 声级仪：测量试车噪音。
d. 转速表：测量齿轮箱轴及电机轴转速。
e. 必要时应配有一台1/3倍频程频率分析仪，并进行FFT分析。
2. 试验润滑要求：
试验用油必须采用与齿轮箱工作时完全一致的油品，润滑油路必须是齿轮箱正常工作时的油路，试验后应更换过滤器。涂装时，为保证齿轮箱油路的完好性，不应拆卸各元件。
3. 试验标准：
① 温度：齿轮箱最高温度不应超过80℃，高速轴轴承温度不能超过90℃。
② 齿轮箱的空载噪音应不大于85dB（A），用GB3785中规定的Ⅰ型和Ⅰ型以上声级计，在额定转速下，在距齿轮箱中分面1米处测量，当环境噪声小于减速器噪声3dB（A）的情况下，应符合要求。
③ 振动：要求测量高速轴轴伸，内齿圈外部等处振动，应符合GB/T8543规定的C级。
④ 效率；齿轮箱效率视结构型式而定，一般应在96.5～97.5之间。
⑤ 清洁度：齿轮箱的清洁度应符合JB/T7929的有关规定。
三、空载试验
由于风电齿轮箱在现场工作时均有约4o的倾角，所以空载试验时要求模拟这一工况，以检查齿轮箱油润滑系统的工作情况。
图一：典型空载试车装置
1、试车前先手动，确认无卡死现象后再正式启动。
2、按额定转速的30％、50％、80％各运行10分钟，观察无异常情况后再启动至额定转速。
3、在额定转速下运行2小时，试车过程中，每隔20分钟测量下列数据并作记录：油温、轴承温度、振动、噪音。
4、在110％额定转速下运行5分钟。
5、在额定转速下，反方向运行30分钟。
6、要求达到：
a、各联接件、紧固件不松动。
b、各密封处、结合处不渗油。
c、运行平稳，无异常冲击声和杂音，噪声声压级符合要求。
d、润滑充分，温升正常。
7、典型空载试车装置：（见图一）
四、负载试验：
1、加载步骤：
在转速1下试车20分钟，然后升至额定转速，每级负载均需达到热平衡。
2、过载试验：正常加载试验结束后，要求进行110％超负载试验并运行30分钟。
3、负载试车过程中，运转正常后，每隔20分钟测量下列数据并记录：油温、轴承温度、振动、噪音、扭矩。
4、注意在加载过程中，如有异常应立即停车消除故障后重新试车。
5、试验后将齿轮箱内油放出，并冲洗干净，更换过滤元件。
6、要求达到：
a、各联接件、紧固件不松动。
b、各密封处、结合处不渗油。
c、齿面无损伤。
d、油温、温升正常。
e、机件无损伤。
8、典型加载试验装置（见：图二、图三）：
图二：典型加载试验装置
1．电机 2．试验台齿轮箱I 3．陪试齿轮箱 4．连接轴 5．传动轴
6．风电齿轮箱 7．试验台齿轮箱II
五、批量生产试验要求：
批量生产时，每台空载试验照样进行，负载试验至少加载至50％额定功率。
篇5：风力发电机组齿轮箱的概述论文
风力发电机组齿轮箱的概述论文
第一节 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。根据机组的总体布置要求,有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴(俗称大轴)与齿轮箱合为一体,也有将大轴与齿轮箱分别布置,其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力,常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置,配合叶尖制动(定浆距风轮)或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。
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,加之所处自然环境交通不便,齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内,一旦出现故障,修复非常困难,故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求,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;应保证齿轮箱平稳工作,防止振动和冲击;保证充分的润滑条件,等等。对冬夏温差巨大的地区,要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点,对运转和润滑状态进行遥控。
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齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。
如前所述,风力发电受自然条件的影响,一些特殊气象状况的出现,皆可能导致风电机组发生故障,而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。因此,加强对齿轮箱的研究,重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。
第二节 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。通常应采用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。
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。
二、设计要求
风力发电机组增速箱的设计参数,除另有规定外,常常采用优化设计的方法,即利用计算机的分析计算,在满足各种限制条件下求得最优设计方案。
(一) 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、其它机件阻尼等。齿轮的效率在不同工况下是不一致的。
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。
(二) 噪声级
风力发电增速箱的噪声标准为85dB(A)左右。噪声主要来自各传动件,故应采取相应降低噪声的措施:
1. 适当提高齿轮精度,进行齿形修缘,增加啮合重合度;
2. 提高轴和轴承的刚度;
3. 合理布置轴系和轮系传动,避免发生共振;
4. 安装时采取必要的减振措施,将齿轮箱的机械振动控制在GB/T8543规定的C级之内。
(三) 可靠性
按照假定寿命最少的要求,视载荷谱所列载荷分布情况进行疲劳分析,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极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析、动力学分析等。分析方法除一般推荐的设计计算方法外,可采用模拟主机运行条件下进行零部件试验的.方法。
在方案设计之初必须进行可靠性分析,而在施工设计完成后再次进行详细的可靠性分析计算,其中包括精心选取可靠性好的结构和对重要的零部件以及整机进行可靠性估算。
第三节 齿轮箱的构造
一、齿轮箱的类型与特点
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。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表.20.1-1。
(表20.1-1 风力发电齿轮箱的主要类型和特点)。
二、齿轮箱图例
(各种齿轮箱图例如图20.1 ~ 20.7 所示)。
第四节 齿轮箱的主要零部件
箱体结构
箱体是齿轮箱的重要部件,它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力,必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用,防止变形,保证传动质量。箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。应注意轴承支承和机座支承的不同方向的反力及其相对值,选取合适的支承结构和壁厚,增设必要的加强筋。筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。
箱体的应力情况十分复杂且分布不匀,只有采用现代计算方法,如有限元、断裂力学等方法辅以摸拟实际工况的光弹实验,才能较为准确地计算出应力分布的状况。利用计算机辅助设计,可以获得与实际应力十分接近的结果。
采用铸铁箱体可发挥其减振性,易于切削加工等特点, 适于批量生产。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。用铝合金或其他轻合金制造的箱体,可使其重量较铸铁轻20%~30%, 但从另一角度考虑,轻合金铸造箱体,降低重量的效果并不显着。这是因为轻合金铸件的弹性摸量较小,为了提高刚性,设计时常须加大箱体受力部分的横截面积,在轴承座处加装钢制轴承座套,相应部位的尺寸和重量都要加大。目前除了较小的风电机组尚用铝合金箱体外,大型风力发电齿轮箱应用轻铝合金铸件箱体已不多见。
单件、小批生产时,常采用焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减小机械加工过程和使用中的变形,防止出现裂纹,无论是铸造或是焊接箱体均应进行退火、时效处理,以消除内应力。
为了便于装配和定期检查齿轮的啮合情况,在箱体上应设有观察窗。机座旁一般设有连体吊钩,供起吊整台齿轮箱用。
篇6：风力发电机组控制技术学习心得体会
风力发电机组控制技术学习心得体会
风力发电机组控制技术学习心得体会在风力发电系统中，控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术。这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入和切出、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求。
要研究一套可靠的风电控制系统，首先要了解风力机工作的基本原理，包括风力机的能量转换过程、空气动力特性、简化叶素动量理论和涡流理论等。掌握以上知识，才能知道在何种情况下应进行何种控制以及对哪些参数进行控制才能达到相应效果。
在对风力机的控制策略进行归纳后得出风力机的控制要素主要有以下几部分：转速、偏航、停机、发电机。其中转速控制分为定桨距控制和变桨距控制，变桨距控制又可分为恒速恒频和变速恒频控制。定桨距控制的策略是在风速过大时采取失速控制以防转速过大，变桨距控制则相对灵活主要通过调节桨距角和转速使风力机的运行符合要求。
目前风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变速恒频技术的变速运行，对于风力机的变速恒频运行，除需要了解风力机的原理之外，还需掌握风电机组控制系统的特性。这种特性主要是风力机的.功率因数与叶尖速比和桨距角的关系。对于某一固定的桨距角，存在唯一的最佳速比使得功率因数最大。而对于任意的叶尖速比，(www.fwsir.Com)桨距角为0度时功率因数相对最大，桨距角增大，功率因数明显减小。根据这种特性，变速恒频控制的策略就是在额定功率前都将桨距角置于最小的位置，一般3度左右，这时调节发电机的转速n，使得叶尖速比始终对应最佳功率因数点。当风速超过额定风速时，则增大桨距角使风力机的功率稳定在允许范围之内。
可以说，这种控制策略已经基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。而依据这种策略研发风电机组的控制系统则是我们今后工作的重要一环
篇7：制作10英尺的风力发电机组9
制作10英尺的风力发电机组（9）
第十一部分：建立风力发电塔
This page contains some thoughts and pictures about towers. The tower is perhaps one of the most important parts of a wind turbine. It can also be well over half the cost of a system overall. Guidelines suggest that a tower should be 30' above anything within a 300' radius in order to keep the turbine up in clean, non-turbulant wind. Air is very fluid (like water) - any obstruction to the wind creates turbulance (like the wake behind a boat). You cant see it, or detect it - but it's hard on a wind turbine and it costs lots of power. Oftain times the best time/money spent on a system is on a nice tall tower.
In practice, we cannot always follow guidelines, we have to work with available resources (time and money). In some places there are few obstructi** on the ground, the ground is flat - and an effective tower might be easy. Where we're located (in the Rocky Mountains) we have fairly tall trees - lots of ridgetops.. rocks poking up, unlevel ground - not a lot of money etc, so folks up here take what they can get.
Pictured above is an 80' guyed lattice tower with a 10KW Bergey machine on its top. Scary climbing this sort of thing!
There are a couple common approaches to building towers. Free standing towers require significant foundati**, they have no guy wires. They are either lattice towers, or made from pipe/tubing. Their main advantage I think is their appearance, and the very small footprint required. Most very large (utility scale) wind turbines are on free standing towers, they don't seem very commonly used in smaller system probably because of their cost. Guyed lattice towers are common. Usually they are erected with a jin pole or a crane - the same equipment would also be required to install the wind turbine. We have very little experience with these towers. Both types mentioned above require climbing. From here on, we'll discuss simple towers made from pipe that can be tipped up with a winch, or a truck.
Here is the bushing assembly we make for the tower stub. Basicly its just a cap that slips into the tower a couple inches. There is a large (1") diameter hole in the top. We put that in the tower, then we put the bronze bushing (a thrust bearing, a steel washer, or plastic bushing is also fine) over that. Then we run the wire through all that and put the machine over the top.
Thats how the same assembly shown above looks when its in the tower top. This is a good, simple/cheap solution. In the past I've put machines right over the pipe stub. They'd work fine usually for about 1 year, then the pipe would be wearing into the top of the wind turbine, sometimes all the way through - but always enough to make them stiff to yaw. This setup prevents that and should hold up for a very long time.
So those are just some thoughts and experiences with towers. Again, it's worth c**idering the scope of the project before you start. The tower is at least half the project if you're building your own system, and it's best to resign yourself to that fact from the very beginning. It may even be wise for some folks, to build the tower first! Seems like a lot of people build their wind turbines and never get around to the tower part. In my opinion -the tower is the hard work, the wind turbine is the fun part. Up here oftain times we have a bit of a 'tower raising' party - it can go quickly and be lots of fun if you can rope a few freinds and neighbors into it.
篇8：浅谈齿轮箱清洁度
1 齿轮箱清洁度的重要性
齿轮箱是在原动机和工作机之间起匹配转速和传递扭矩的作用，因此，齿轮箱的正常工作影响到整个系统的正常运行，它各方面的特性也随之重要。目前，国内生产制造的机械产品同国外现今机械产品相比，尚存在着差距，这些差距主要反映在基础部件上，如液压元件，体积大性能低，渗漏油现象严重。而国外引进的机械产品的液压系统的质量较稳定，经过长期使用渗漏油较小。因不重视机械产品及生产装配过程的清洁度而造成质量差，产品出动率低、寿命短等问题。国内在引进国外先进技术的同时，并未对产品加工装配过程的清洁度引起足够重视，结果造成虽然拥有同样的技术，但生产出来的产品性能却与国外相差很多。齿轮箱上的清洁度主要体现在各零部件在加工装配过程中产生的铁屑及其他杂质，润滑油的洁净度等问题。清洁度问题虽简单，但引起的问题或故障却是多方面的。以下是对清洁度差的原因、影响及改进的说明。
2 引起齿轮箱清洁度差的各种可能因素
(1)齿轮箱所使用的润滑油的纯净度差。这是引起清洁度差的直接原因。造成的主要后果：当齿轮箱开始运转，润滑油便进入润滑管路分配到各个润滑点(一般是齿轮啮合区和轴承区)，其中的杂质也随着到达啮合区和轴承内，从而影响到它们的使用寿命。所以，建议在使用润滑油之前，必须使用专门的滤油装置进行过滤。
(2)零件机加工时产生的铁屑未清理干净。一方面是下一道工序的工人加工时由于粗心未对零件的铁屑进行清理，造成在零件表面产生凹坑或划伤等缺陷;另一方面是存在于某些位置的铁屑不易清理，如油孔内的铁屑(见图1)这些铁屑在齿轮箱工作后便会通过润滑油而被带入工作区域，进而对零件造成损伤。
(3)酸洗后的油路又进行焊接等加工。油路酸洗后不允许再进行焊接，否则焊接产生的杂质会进入管路，并随着润滑油的循环进入齿轮箱。
(4)装配好的成品上进行某些零件的后处理加工。原理同(3)。
(5)零件清洗后不注意保存，随意摆放。如灰尘等杂质进入零件的重要表面，影响配合尺寸。
(6)密封效果差。从设计上考虑，可以在输入输出轴上采用V型防尘密封圈;从加工上考虑，可以提高轴的表面粗糙度。
(7)涂漆不能承受高温。当齿轮箱在高温条件下运行时，箱体内壁涂漆不能承受高温，油漆脱皮落人润滑油中;箱体外壁的掉漆影响外观，
(8)密封胶落人箱体。当齿轮分箱面或其他接合面涂抹密封胶过多时，合箱或合盖后，密封胶就会挤入箱体，进入润滑油中。
3 清洁度对齿轮箱的影响
(1)对润滑及管路附件的影响。为了增加润滑的喷油压力，齿轮箱中的油孔直径一般都比较小，经过循环后，润滑油很容易将停留在图1所示的油孔位置中的铁屑带出，并加上油中的杂质，逐渐便将小油孔堵塞，导致润滑油不足或不能润滑。
对各种阀体的影响：杂物进入阀芯后，会破坏阎芯表面，影响阀芯的灵敏度，减少其使用寿命。
(2)对齿轮及啮合的影响。在齿轮啮合的过程中，润滑油将杂质带人啮合齿面，破坏齿面的光洁度，降低齿面机械性能，影响传动平稳性，使齿面容易发生点蚀、胶合、磨损等失效，缩短其使用寿命。
(3)对轴承的影响。轴承在正常的润滑条件下，零件表面之间会形成油膜，不会直接接触，可以减少轴承内部的摩擦及磨损，提高轴承性能，延长使用寿命。当油中含有杂质时，杂质进入轴承滚动体与内外圈之间，增大摩擦，使滚动体转动不良，尤其是在高速重载下，会使内外圈及滚动体形成凹坑，造成其点蚀或其他失效形式，影响使用寿命。
(4)对螺栓的影响。见图3。当密封胶或铁屑等其他杂质进入螺纹孔内，在螺栓拧入时，会影响到螺栓的拧紧力矩，使达不到预期效果，造成用力过大破坏螺纹牙型或达不到拧紧力矩导致螺栓漏油。
4 提高齿轮箱清洁度的方法
(1)使用专业的清洗装置，如超声波清洗机。
(2)对清洗及清洗后的工序进行严密的控制。制定合理的清洗工序，不同产品的清洗工序要根据实际生产进行摸索;清洗后零件摆放的周围环境应保持干净，并使用正确的方法进行保存。
(3)零件清洗干净或装配后不得再进行后续加工，如打磨等。
(4)零件或部件要进行两次清洗。对于整台齿轮箱，各零件要在装配试车前清洗一次，待试车完后，要再清洗一次，目的是将试车时产生的各种杂质(如未清理的铁屑，齿轮磨合期产生的铁末)清理干净，重要产品的试车时间应相对长些;对于单个零件(非整台订货)，要在入库前和出库后装配前各清洗一次。
(5)对于在齿轮箱实际运转过程中产生的铁屑无法清理时，可在适当位置增加磁性吸铁，并对其进行定期清理。
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