主傳動(dòng)系統(tǒng)及其支撐件的設(shè)計(jì)與選型標(biāo)紅版 關(guān)于風(fēng)電的

1、主傳動(dòng)系統(tǒng)及其支撐件的設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)及其支撐件的設(shè)計(jì)與選型與選型(1.5MW)(1.5MW)指導(dǎo)老師：馬鐵強(qiáng)指導(dǎo)老師：馬鐵強(qiáng)小組成員時(shí)間規(guī)劃已知條件設(shè)計(jì)內(nèi)容參考文獻(xiàn)致謝答辯內(nèi)容概述答辯內(nèi)容概述Click to add title in here 3小組成員趙趙 江江1孟章成孟章成2宋文慧宋文慧3張旭旭張旭旭4趙趙 江江 主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)計(jì)算主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)計(jì)算及選型，全組的靈魂人及選型，全組的靈魂人物，同時(shí)肩負(fù)著協(xié)調(diào)統(tǒng)物，同時(shí)肩負(fù)著協(xié)調(diào)統(tǒng)籌的重任籌的重任孟章成孟章成 主要負(fù)責(zé)裝配圖主要負(fù)責(zé)裝配圖的繪制以及對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)的繪制以及對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算的校驗(yàn)，細(xì)致，認(rèn)算的校驗(yàn)，細(xì)致，認(rèn)真真宋文慧宋文慧 主要負(fù)責(zé)零件圖的主

2、要負(fù)責(zé)零件圖的繪制和設(shè)計(jì)計(jì)算校驗(yàn)，繪制和設(shè)計(jì)計(jì)算校驗(yàn)，做事認(rèn)真負(fù)責(zé)做事認(rèn)真負(fù)責(zé)張旭旭張旭旭 主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)計(jì)主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)計(jì)算及選型校驗(yàn)，基礎(chǔ)算及選型校驗(yàn)，基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，能夠融會(huì)知識(shí)扎實(shí)，能夠融會(huì)貫通貫通時(shí)間規(guī)劃12346 6月月1515日至日至6 6月月1616日，根據(jù)課題上網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料日，根據(jù)課題上網(wǎng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料6 6月月1717日至日至6 6月月2020日，進(jìn)行選型計(jì)算日，進(jìn)行選型計(jì)算6 6月月2121日至日至6 6月月2626日，校驗(yàn)數(shù)據(jù)并繪制草圖，修改草圖日，校驗(yàn)數(shù)據(jù)并繪制草圖，修改草圖6 6月月2727日至日至6 6月月2828日，正式繪制零件圖及裝配圖日，正式繪制零件圖及裝

3、配圖已知條件 風(fēng)電機(jī)組安裝場(chǎng)地50米高度年平均風(fēng)速為7.0m/s，60米高度年平均風(fēng)速為7.3m/s，70米高度年平均風(fēng)速為7.6 m/s，當(dāng)?shù)貧v史最大風(fēng)速為40m/s，用戶希望安裝1.5 MW風(fēng)電機(jī)組?？諝饷芏仍O(shè)定為1.225kg/m3。 采用三點(diǎn)支撐型主傳動(dòng)鏈，這種布局形式的有點(diǎn)事可以采用三點(diǎn)支撐型主傳動(dòng)鏈，這種布局形式的有點(diǎn)事可以是主軸前后支撐間的結(jié)構(gòu)緊湊，并且可使載荷傳遞到機(jī)艙地是主軸前后支撐間的結(jié)構(gòu)緊湊，并且可使載荷傳遞到機(jī)艙地盤(pán)的距離更短些，此外，還可以實(shí)現(xiàn)前軸承和齒輪箱的預(yù)裝盤(pán)的距離更短些，此外，還可以實(shí)現(xiàn)前軸承和齒輪箱的預(yù)裝配，因而能有效提高機(jī)艙部件的安裝效率配，因而能有效提高

4、機(jī)艙部件的安裝效率主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局形式主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局形式 1 1、發(fā)電機(jī)選擇發(fā)電機(jī)選擇山西永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司1.5MW空空冷卻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)電機(jī)型號(hào)電機(jī)型號(hào)YJ89A效率效率96.5中心高500mm重量6600kg額定功率1560kW繞組溫升 105K 極數(shù)4定子繞組三角形額定電壓690V轉(zhuǎn)子繞組星形額定電流1088A冷卻方式空空冷卻額定轉(zhuǎn)速1800轉(zhuǎn)/分結(jié)構(gòu)形式IM B3功率因數(shù)從cos=0.9電感型到cos=0.9電容型溫度環(huán)境-30至+40頻率50Hz防護(hù)等級(jí)IP54相數(shù)3相 工作制S1（連續(xù)）電機(jī)主要參數(shù)2 2、主軸的選擇、主軸的選擇主軸材料：主軸材料：4242CrNiM

5、o6 CrNiMo6 最大剪切應(yīng)力最大剪切應(yīng)力Fs=Fs=3 30MPa 0MPa 風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速V=21.1r/minV=21.1r/min（由設(shè)計(jì)輪轂小組給出）（由設(shè)計(jì)輪轂小組給出）角速度：角速度：W WL L= =rad/s= =rad/s=1.81.8rad/srad/s W WH H=rad/s=rad/s=188.4188.4 rad/s rad/s功功 率：率：P PH H= =W= =W=1546391.7 W W P PL L= =W= =W=1610824.7 W W轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩：矩：M MH H=NM=NM=8208NMNM M ML L=NM=NM=894902.

6、6NMNM最小直徑：最小直徑：D DH H=2=2m=2=2m=0.11m m D DL L=2=2m=2=2m=0.53m m考慮到安全系數(shù)，即安全直徑：考慮到安全系數(shù)，即安全直徑：D DH H=(1.05=(1.051.1) D1.1) DH H=(=(115.5-121.0)mm)mm D DL L=(1.05=(1.051.1) D1.1) DL L=(=(556.5-583.0)mm)mm低速軸與齒輪箱輸入相連，齒輪箱聯(lián)軸器的直徑應(yīng)選低速軸與齒輪箱輸入相連，齒輪箱聯(lián)軸器的直徑應(yīng)選520mm520mm（考慮到裝配（考慮到裝配時(shí)誤差）。時(shí)誤差）。3 3、齒輪箱的選擇、齒輪箱的選擇經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)

7、計(jì)算及校驗(yàn)，得出經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)，得出選擇齒輪箱的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：選擇齒輪箱的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：T T輸入輸入=728.88kNm=728.88kNmT T輸出輸出=8.208kNm=8.208kNm傳動(dòng)比傳動(dòng)比 i=1800/21.1=85.3 i=1800/21.1=85.3 綜合以上計(jì)算綜合以上計(jì)算最終選擇南高齒最終選擇南高齒FD1100FD1100型齒型齒輪箱輪箱其效率約其效率約96%96%輸入端直徑輸入端直徑d=520mmd=520mm4 4、主軸承的選擇主軸承的選擇綜上，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)設(shè)計(jì)需求，外形尺寸、配合公差，基綜上，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)設(shè)計(jì)需求，外形尺寸、配

8、合公差，基本負(fù)荷、極限轉(zhuǎn)速等條件選取本負(fù)荷、極限轉(zhuǎn)速等條件選取類型：雙列圓柱滾子軸承類型：雙列圓柱滾子軸承型號(hào)：瑞典型號(hào)：瑞典SKFSKF公司的公司的NUNU2929/630/630主要參數(shù)如下：主要參數(shù)如下：外形尺寸外形尺寸(mm)(mm)內(nèi)徑內(nèi)徑d=630 d=630 寬度寬度B=290B=290外徑外徑d=920 rd=920 rsminsmin=7.5 r=7.5 r2smin2smin=7.5=7.5基本負(fù)荷（基本負(fù)荷（kNkN）動(dòng)載荷：動(dòng)載荷：69606960靜載荷：靜載荷：1580015800極限轉(zhuǎn)速（極限轉(zhuǎn)速（r/minr/min）脂潤(rùn)滑：脂潤(rùn)滑：450450油潤(rùn)滑：油潤(rùn)滑：5

9、60560重量（重量（kgkg）640640支撐軸尺寸（支撐軸尺寸（mmmm） 690690主軸承額定壽命計(jì)算主軸承額定壽命計(jì)算根據(jù)下述公即可算得主軸承的壽命根據(jù)下述公即可算得主軸承的壽命5 5、主軸承座的設(shè)計(jì)、主軸承座的設(shè)計(jì) 軸承的材料為鑄鋼，約束力，載荷軸承的材料為鑄鋼，約束力，載荷（重力，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩），軸向徑向力均滿足（重力，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩），軸向徑向力均滿足要求。軸承座的內(nèi)徑應(yīng)該是軸承的外徑要求。軸承座的內(nèi)徑應(yīng)該是軸承的外徑920mm920mm，厚度為，厚度為40mm40mm，即外徑為，即外徑為920+80=1000920+80=1000。厚度主要考慮螺栓孔的個(gè)數(shù)。厚度主要考慮螺栓孔的個(gè)數(shù)大小

10、，最后寬度為大小，最后寬度為1000+1000+300300+ +300300= =161600mm00mm。每一側(cè)有每一側(cè)有6 6個(gè)個(gè)M30M30的螺栓孔。長(zhǎng)度為的螺栓孔。長(zhǎng)度為50mm50mm。橫向?qū)挾葹闄M向?qū)挾葹?5450 0mmmm。6 6、低速軸聯(lián)軸器的選擇、低速軸聯(lián)軸器的選擇根據(jù)內(nèi)徑，所受應(yīng)力情況，額定載荷等來(lái)進(jìn)行選擇。根據(jù)內(nèi)徑，所受應(yīng)力情況，額定載荷等來(lái)進(jìn)行選擇。最終選定脹套聯(lián)軸器（最終選定脹套聯(lián)軸器（Z Z7B7B）. .基本參數(shù)如下：基本參數(shù)如下：內(nèi)徑內(nèi)徑d=520mm d=520mm 寬度寬度L L：220mm220mm外徑外徑D=615mm D=615mm 內(nèi)六角螺釘：內(nèi)

11、六角螺釘：d1=M22 N=30d1=M22 N=30額定負(fù)載：軸向力額定負(fù)載：軸向力Ft=5330KN Ft=5330KN 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩矩Mt=1390KNMMt=1390KNM聯(lián)軸器與軸結(jié)合面的壓力：聯(lián)軸器與軸結(jié)合面的壓力：Pt=174N/mm2Pt=174N/mm2聯(lián)軸器與輪轂結(jié)合面的壓力：聯(lián)軸器與輪轂結(jié)合面的壓力：Pt=121N/mm2Pt=121N/mm2螺釘?shù)臄Q緊：螺釘?shù)臄Q緊：930MA930MA（NMNM） 重量：重量：126Kg126Kg7 7、高速軸聯(lián)軸器高速軸聯(lián)軸器 高速軸聯(lián)軸器為膜片聯(lián)軸器，聯(lián)軸器參數(shù)：高速軸聯(lián)軸器為膜片聯(lián)軸器，聯(lián)軸器參數(shù)：規(guī)定扭矩：規(guī)定扭矩： 8300NM,

12、 8300NM,最大扭矩：最大扭矩：29050NM29050NM，交變扭矩：交變扭矩：3750NM3750NM，設(shè)定打滑扭矩設(shè)定打滑扭矩20800NM,20800NM,徑向剛度徑向剛度4.76N/mm4.76N/mm軸向剛度軸向剛度137.9N/mm137.9N/mm，每組膜片扭向剛度：每組膜片扭向剛度：3400Nm/rad 3400Nm/rad 電絕緣等級(jí)電絕緣等級(jí) 10M0hm 1000V 10M0hm 1000V直流直流8 8、高速軸制動(dòng)器、高速軸制動(dòng)器1 1、開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速n=n=17.317.3X1.1=23.2 X1.1=23.2 (1.1(1.1為風(fēng)輪

13、從額定上升倍數(shù)為風(fēng)輪從額定上升倍數(shù)) )2 2、通過(guò)相關(guān)給定資料，機(jī)組輪轂中心最大載荷、通過(guò)相關(guān)給定資料，機(jī)組輪轂中心最大載荷Mm=3141.6KNM.Mm=3141.6KNM.低速軸設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩：低速軸設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩：ML=Mmx1.05=3298.68KNMML=Mmx1.05=3298.68KNM.(1.05.(1.05為安全裕度為安全裕度) )。高速軸設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩：高速軸設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩：MH=MLx21.1/ 1880 x0.98=37.89KNMMH=MLx21.1/ 1880 x0.98=37.89KNM開(kāi)始制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速：開(kāi)始制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速：n=23.2x21.1/ 1880=1

14、979r/minn=23.2x21.1/ 1880=1979r/minWH=2n/60=207.24rad/WH=2n/60=207.24rad/minmin制動(dòng)盤(pán)最大允許半徑：制動(dòng)盤(pán)最大允許半徑：r=90/207.24m=0.43mr=90/207.24m=0.43m（9090為制動(dòng)盤(pán)輪緣轉(zhuǎn)速）為制動(dòng)盤(pán)輪緣轉(zhuǎn)速） 直徑：直徑：D=2r=2x0.43=0.86D=2r=2x0.43=0.86m m3 3、摩擦片選擇：制動(dòng)開(kāi)始時(shí)消耗功率最大：、摩擦片選擇：制動(dòng)開(kāi)始時(shí)消耗功率最大： Pmax=MHxwH=37.89x207.24=7852.32kwPmax=MHxwH=37.89x207.24=7

15、852.32kw摩擦片總面積：摩擦片總面積：S=PMAX/Q=7852.32/11600m2=0.67 m2.S=PMAX/Q=7852.32/11600m2=0.67 m2.相當(dāng)于相當(dāng)于4 4個(gè)個(gè)0.29x0.290.29x0.29摩擦片制動(dòng)盤(pán)，面積為摩擦片制動(dòng)盤(pán)，面積為0.673 m20.673 m2。9 9、從聯(lián)軸器到軸承間主軸長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)、從聯(lián)軸器到軸承間主軸長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 主要設(shè)計(jì)依據(jù)：主要設(shè)計(jì)依據(jù)：大端有軸承的內(nèi)徑?jīng)Q大端有軸承的內(nèi)徑?jīng)Q定，小端有長(zhǎng)進(jìn)聯(lián)軸定，小端有長(zhǎng)進(jìn)聯(lián)軸器內(nèi)徑?jīng)Q定器內(nèi)徑?jīng)Q定520mm520mm。二。二者均固定?？紤]到風(fēng)者均固定?？紤]到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)和布力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)和布

16、置原則，考慮結(jié)構(gòu)緊置原則，考慮結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，適于湊，布局合理，適于操作，檢修并根據(jù)合操作，檢修并根據(jù)合理的重心位置。最終理的重心位置。最終選定設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為選定設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1200mm1200mm，不僅滿足所，不僅滿足所需的傳動(dòng)需求，載荷需的傳動(dòng)需求，載荷要求，強(qiáng)度剛度，并要求，強(qiáng)度剛度，并且在一定程度上節(jié)省且在一定程度上節(jié)省成本。成本。1010、法蘭盤(pán)與軸承座間距確定、法蘭盤(pán)與軸承座間距確定 為了方便安裝軸承座長(zhǎng)度為為了方便安裝軸承座長(zhǎng)度為50mm50mm的螺的螺栓，及法蘭盤(pán)與主軸的鑄造工藝，確定法栓，及法蘭盤(pán)與主軸的鑄造工藝，確定法蘭到軸承間距為蘭到軸承間距為110mm110mm。11、螺

17、栓孔數(shù)量的確定，法蘭盤(pán)的選型1 1）螺栓孔數(shù)量的確定）螺栓孔數(shù)量的確定選擇選擇M36M36的螺栓，強(qiáng)度等級(jí)為的螺栓，強(qiáng)度等級(jí)為8.8GPa8.8GPa，材料為合金鋼（安全，材料為合金鋼（安全系數(shù)為系數(shù)為2.52.5），能保證拉應(yīng)力為），能保證拉應(yīng)力為600MPa600MPa，剪應(yīng)力，剪應(yīng)力0.7x600=420MPa0.7x600=420MPa。M36M36的螺栓小徑為的螺栓小徑為31.68mm31.68mm，故剪切應(yīng)力，故剪切應(yīng)力T=40 x3.14x31.68/4=33764.725T=40 x3.14x31.68/4=33764.725噸噸螺栓孔數(shù)量的確定主要考慮兩方面的因素：螺栓孔數(shù)量

18、的確定主要考慮兩方面的因素：（1 1）每個(gè)螺栓孔所承受的最大剪切應(yīng)力）每個(gè)螺栓孔所承受的最大剪切應(yīng)力（2 2）旋轉(zhuǎn)時(shí)，法蘭盤(pán)上半部分螺栓所承受的抗拉應(yīng)力）旋轉(zhuǎn)時(shí)，法蘭盤(pán)上半部分螺栓所承受的抗拉應(yīng)力即即m=1 d0=1224mm p=420MPa M36m=1 d0=1224mm p=420MPa M36螺栓受力面積：螺栓受力面積：817mm2817mm2解得解得FS=343.14KN FS=343.14KN 機(jī)組輪轂中心最大載荷機(jī)組輪轂中心最大載荷Mm=3141.6KNM. Mm=3141.6KNM. 對(duì)應(yīng)的力的大小為對(duì)應(yīng)的力的大小為F=5133KNF=5133KN2) 2) 法蘭盤(pán)直徑的確定法蘭盤(pán)直徑的確定法蘭盤(pán)直徑主要考慮在法蘭盤(pán)上的螺栓法蘭盤(pán)直徑主要考慮在法蘭