風電機組齒輪箱的概況.doc

需要高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速將低轉(zhuǎn)速的動能轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速的動能發(fā)電機齒輪箱葉輪1. SL1500風電機組齒輪箱的概況2. SL1500風電機組齒輪箱的結構原理3. SL1500風電機組齒輪箱的附件一、齒輪箱的概況1. 安裝于主機架內(nèi) 2. 位于機艙中部偏葉輪部分 3. 齒輪箱的重量約占機艙重量的1/2 1.1 基本參數(shù)1.2 結構特點主軸內(nèi)置于齒輪箱的內(nèi)部。不需要現(xiàn)場主軸對中;主軸軸承采用稀油潤滑,效果更好；大大減小了機艙的體積。 采用兩極行星、一級平行軸機構傳動。提高了速比，降低了齒輪箱的體積。 采用先進的潤滑與冷卻系統(tǒng)，使每個潤滑點都可以得到充分的潤滑，確保了齒輪箱的使用壽命。1.3 齒輪箱的作用及工作過程1.3.1 齒輪箱的作用： 將風輪的動能傳遞給發(fā)電機,并使其得到相應的轉(zhuǎn)速。1.3.2 齒輪箱的工作過程： 風作用到葉片上，驅(qū)使風輪旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的風輪帶動齒輪箱主軸轉(zhuǎn)動并將動能輸入齒輪副。經(jīng)過三級變速，齒輪副將輸入的大扭矩、低轉(zhuǎn)速動能轉(zhuǎn)化成低扭矩、高轉(zhuǎn)速的動能，通過聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機。發(fā)電機將輸入的動能最終轉(zhuǎn)化為電能并輸送到電網(wǎng)。1.4 風電機組中齒輪箱的工作概況 環(huán)境條件惡劣： 風大、砂塵、鹽霧、潮濕、高溫、嚴寒 工作條件復雜： 風速風向多變、強陣風、高空無人值守 要求高可靠性、高效率、高安全性 要求工作壽命長： 二十年（175200小時） 輸入輸出速比大 加工制造要求高2. 齒輪箱的結構原理2.1 箱體部分1. 整個箱體分為4個部分。 2. 滿足軸承、軸、外部附件的安裝并提供行星輪傳動的外齒圈 3. 通常采用球墨鑄鐵鑄造而成2.1.1 風電機組中齒輪箱的載荷齒輪箱作為傳遞動力的部件，在運行期間同時承受動、靜載荷。其動載荷部分取決于風輪、發(fā)電機的特性和傳動軸、聯(lián)軸器的質(zhì)量、剛度、阻尼值以及發(fā)電機的外部工作條件。阻尼：在機械物理學中，指系統(tǒng)的能量的減小。摩擦阻尼：摩擦阻力生熱使系統(tǒng)的機械能減小。輻射阻尼：周圍質(zhì)點的震動，能量逐漸向四周輻射。剛度：受外力作用的材料、構件或結構抵抗變形的能力。2.2 主軸主軸：1.用來支持旋轉(zhuǎn)零件，既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩。2.葉輪通過法蘭盤與主軸相連，葉輪將風能轉(zhuǎn)變?yōu)榇笈ぞ亍⒌娃D(zhuǎn)速的動能，主軸是這一動能的承載體。3.在設計的過程中要著重考慮主軸的受力、彎矩、扭矩、從而考慮其材料要求、選擇合適的軸承。4.通過對軸的強度、剛度計算以及使用壽命的要求得到相應的軸的尺寸。 2.3 軸承軸承： 軸承是用來支承軸及軸上零件、保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。 風機有一軸間角，軸承在承受重力的同時還受到徑向力的作用。所以選擇合適的軸承至關重要。2.4 齒輪副齒輪副：1.齒輪箱增速部分由三級組成，兩級行星齒輪和一級平行軸齒輪。2.行星輪系和平行軸齒輪都采用斜齒輪傳動：傳動平穩(wěn)，噪音小，重合度比直齒輪大。3.采用內(nèi)嚙合以便充分利用空間，而且輸入軸和輸出軸共線，所以機構尺寸非常緊湊。4.輪系中均勻分布的幾個行星輪共同承受載荷，行星輪公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力與齒廓嚙合處的徑向力相平衡，使受力狀況較好，效率較高。5.傳動比的合理分配。SL1500風機各級傳動比在3-5之間。2.4.1 齒輪箱齒面點蝕輪齒受力后，齒面接觸處將產(chǎn)生循環(huán)變化的接觸應力，在接觸應力反復作用下，輪齒表層或次表層出現(xiàn)不規(guī)則的細線狀疲勞裂紋，疲勞裂紋擴展的結果，使齒面金屬脫落而形成麻點狀凹坑，稱為齒面疲勞點蝕，簡稱為點蝕。 它可分為早期點蝕和破壞性點蝕。提高齒面硬度和潤滑油的粘度，采用正角度變位傳動等，可減緩或防止點蝕產(chǎn)生。2.4.2 齒輪箱齒面膠合互相嚙合的輪齒齒面，在一定的溫度或壓力作用下，發(fā)生粘著，隨著齒面的相對運動，使金屬從齒面上撕落而引起嚴重的粘著磨損現(xiàn)象稱為膠合。 膠合有冷膠合和熱膠合之分。 減小模數(shù)、降低齒高、采用角度變位齒輪以減小滑動系數(shù)，提高齒面硬度，采用抗膠合能力強的潤滑油(極壓油)等，均可減緩或防止齒面膠合。 在齒頂或齒根部位的輕微膠合會自行脫落消除。2.4.3 齒輪箱齒面磨損 當齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物等磨料性物質(zhì)時，會發(fā)生磨料磨損。齒面磨損后，齒廓形狀破壞，引起沖擊、振動和噪聲，且由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。 磨料磨損是開式齒輪傳動的主要失效形式。 改善密封和潤滑條件、在油中加入減摩添加劑、保持油的清潔、提高齒面硬度等，均能提高抗磨料磨損能力。2.5 一級行星雙臂整體式行星架雙臂整體式行星架： 結構剛性較好，行星輪的軸承一般安裝在行星輪內(nèi)。2.5 二級行星單臂式行星架2.6 空心軸法蘭盤前端加軸承和齒輪箱后方固定的方式，使得各級傳動軸在轉(zhuǎn)動的過程中空心軸保持不轉(zhuǎn)動。 空心軸中：動力電纜和控制電纜。給輪轂中的電機和控制柜提供電源和控制信號用以實現(xiàn)對變漿系統(tǒng)的控制。 與輪轂內(nèi) 滑環(huán)相連接3.1.3 齒輪箱油路分配1聯(lián)軸器在風力發(fā)電機組中的安裝位置2 聯(lián)軸器的作用與原理齒輪箱和發(fā)電機用一個柔性軸連接，在風機的操作期間，聯(lián)軸器補償兩平行性偏差和角度誤差。為了減少傳動的振動，聯(lián)軸器需要有振動和阻尼。為了避免在偏差的情況下出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)振動，聯(lián)軸器也必須有相當?shù)膭偠取?聯(lián)軸器必須有大于等于100M的阻抗，并且等承受2 kV的電壓。這將防止寄生電流通過聯(lián)軸器從發(fā)電機轉(zhuǎn)子流向齒輪軸/齒輪箱，這可能帶給齒輪箱極大的危害。 3 聯(lián)軸器的特點聯(lián)軸器的主體材料為優(yōu)質(zhì)合金鋼。每個連桿內(nèi)均設有球形軸承和橡膠襯套，具有良好的軸向和角向偏差補償能力，能同時達到給定的最大補償值，且能有效的減少振動和噪音。軸向補償與角向補償分別由不同關節(jié)軸承完