齿轮箱结构原理及特点 齿轮箱是风机中的重要部件，其主要作用是将转子轴的旋转加速后带动发电机发电。 齿轮箱除传动部件外还包括检测系统、润滑系统、控制系统、加热系统、冷却系统等。 1.5MW风机使用的齿轮箱为两级行星齿轮传动一级平行轴齿轮传动。 一、行星轮齿轮传动 1.行星轮传动齿轮箱的优点： 1）体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大 一般在承受相同的载荷条件下，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/2～1/5。 2）传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。一般其效率值可达 0.97~0.99。 3）传动比较大， 在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。而且行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。 4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的受力平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。 2.行星齿轮传动的缺点是： 1）材料优质； 2）结构复杂；
3）制造和安装较困难。 3.行星齿轮工作原理 齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动。 二、平行轴齿轮传动 为了方便线缆通过低速轴传递到轮毂内，必须将高速轴与低速轴分开，所以齿轮箱的第三级采用平行轴齿轮传动。 三、齿轮箱与转子轴联结 锁紧套结构及原理：
转子轴传入轴套后锁紧螺栓，外环移动对内环产生压力，内环和轴套变形从而使轴套与转子轴间产生预紧压力，安全可靠的传递动力 锁紧套连接的特点： 1. 定心精度高。 2. 安装简单，无需加热、冷却或加压设备。 3. 可传动重载，适合动载荷。连接件没有键槽削弱，靠摩擦力传动， 没有相对运动。 4. 有安全保护作用。 过载后转子轴与轴套相对滑动，从而保护齿轮 箱、发电机等免受损坏。
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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/T1030 0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20年的要求，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。 本月热门 ·语文教学论文集语文论文·毛泽东军事思想来源论略_·电子商务与物流_电子商务·建立科学有效的绩效管理体·浅谈小学一年级数学教学数·突围三农：求教马克思_经·锁定高效沟通管理_管理理·音乐课应重视音乐欣赏论·小学低年级识字教学浅谈语·网络营销市场每周分析摘要·小学一年级语文数学试卷集·德育“六化”_德育论文 ·初中学生期末评语300条_班·试论旅游资源的开发与保护·“做个守纪律的学生”主题 本日热门 ·浅谈小学一年级数学教学数·小学低年级识字教学浅谈语·音乐课应重视音乐欣赏论·突围三农：求教马克思_经·初中学生期末评语300条_班·试论大学生体育能力及其培·社交礼仪 ·全面预算发展趋势——战略·学会宽容_思想道德论文·如何创建学习型组织 ·目前国内经济形势与建立社·“做个守纪律的学生”主题·小学一年级数学试题库 ·探究──小学科学教育的灵·在企业各层级建立领导力
1.5MW 安全注意事项安全注意事项：： 1、 严格按照公司现场风机安 2、 进行任何电气操作时， 3、 进行24VDC 信号线路检查电，以免造成次生故障。故障1:轮箱油温超限error_g 控制原理控制原理：： 1）油温<5℃,加热2）低速轴转速低速； 3）低速轴转速4）油温>50℃5）油温>60℃6）油温>60℃温<65℃，空冷风扇停7）油温>80℃ 触发条件触发条件：： 当齿轮箱油温超 原因分析原因分析：： 1、 齿轮箱散热器堵 齿轮箱散热量的交换，现场致散热器堵塞严变高。 MW 机组频发故障处理方案 ———【风机安全作业规范进行消缺维护工作。 ，要严格遵守“先断电，再验电，确保无人再路检查时，一定要将控制柜内230VAC400VAC/6 ror_gearbox_oil_temperature_ gearbox_limi 加热器启动，> 5℃时3分钟之后，加热器停转速>1.2rpm 或风机进入运行、发电、停机状态且转速>10.5rpm 或油温>40℃------ >高速； ℃，水泵启动，直到<45℃，水泵停止； ℃，水空风扇启动,直到<55℃，水空风扇停止℃或轴温>70℃，空冷风扇（高速）启动，直到风扇停止； ℃，风机进入故障停机模式； 油温超过80度，并持续5秒后，触发此故障热器堵塞 箱散热器在齿轮箱油温散热中起到至关重要的作现场风机由于长时间运行加之风场环境恶劣堵塞严重，造成热量不能有效的进行交换，最终【齿轮箱系统】 无人再送电”守则。 VAC/690VAC/24VDC 断 _limit_max 热器停止； 状态且油温> 5℃ ---- >停止； 直到油温<50℃或轴故障。 要的作用，主要完成热恶劣（风沙、毛絮）导最终造成齿轮箱油温
齿轮箱结构原理 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
齿轮箱结构原理及特点 齿轮箱是风机中的重要部件，其主要作用是将转子轴的旋转加速后带动发电机发电。 齿轮箱除传动部件外还包括检测系统、润滑系统、控制系统、加热系统、冷却系统等。风机使用的齿轮箱为两级行星齿轮传动一级平行轴齿轮传动。 一、行星轮齿轮传动 1.行星轮传动齿轮箱的优点： 1）体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大 一般在承受相同的载荷条件下，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/2～1/5。 2）传动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提高传动效率的作用。一般其效率值可达~。 3）传动比较大， 在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。而且行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。 4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的受力平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。 2.行星齿轮传动的缺点是： 1）材料优质； 2）结构复杂； 3）制造和安装较困难。 3.行星齿轮工作原理 齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动。
二、平行轴齿轮传动 为了方便线缆通过低速轴传递到轮毂内，必须将高速轴与低速轴分开，所以齿轮箱的第三级采用平行轴齿轮传动。 三、齿轮箱与转子轴联结 锁紧套结构及原理：
转 子轴传入轴套后锁紧螺栓，外环移动对内环产生压力，内环和轴套变形从而使轴套与转子轴间产生预紧压力，安全可靠的传递动力 锁紧套连接的特点： 1. 定心精度高。 2. 安装简单，无需加热、冷却或加压设备。 3. 可传动重载，适合动载荷。连接件没有键槽削弱，靠摩擦力传动，没有相对 运动。 4. 有安全保护作用。 过载后转子轴与轴套相对滑动，从而保护齿轮箱、发电 机等免受损坏。
风力发电机齿轮箱润滑的四个误区 2015年8月6日张巍（海上小乐） 近年来，随着中国政府对于环境整治力度的不断加强，作为替代传统高能耗，高污染的燃煤发电的一种可再生能源，风力发电业的投资力度也持续加大。自2009年至2014年，平均新增风电装机容量超过1700万千瓦/年，平均新增机组台数10798台/年。截止2014年底，中国的风电累计装机容量达到1.14亿千瓦，累计装机台数达到76243台。未来中国风能产业规划的每年新增机组台数约为10000台，新增风电装机容量约为2000万千瓦，可谓发展一片大好，形势光明。 然而经常跑风场搞维护的朋友都会发现另一种状况，全国众多风场的新装国产双馈型风力发电机的运行稳定性并不高，频繁出现故障停机，售后检修及维护成本很高。这其中作为极易造成风力发电机组机械故障的润滑误区，我们不得不重视起来。根据2014年美国齿轮制造协会AGMA的统计数据显示，全球工业设备的故障发生率中大约75%是基于润滑不良或错误的润滑方式导致的。 如下图1所示，主流齿轮箱型风力发电机组的结构中，最主要的需要润滑的机械部件如下： l主齿轮箱（增速箱）； l回转主轴轴承； l变桨轴承及驱动减速箱； l偏航回转支承及驱动减速箱； l联轴器及刹车部分； l发电机； l循环液压系统； 这其中，主齿轮箱的初装用油量最大，不同机型齿轮油一次性初装量从200公升到800公升不等，是润滑的重中之重，也是最易产生润滑故障的主要部件。这其中有如下四个误区需要我们加以纠偏：
误区一，被动油浴式润滑足够满足风机主齿轮箱润滑要求； 传统被动油浴式润滑只能满足风机内部各个结构较为简单的驱动减速齿轮箱的润 滑要求，但是已经无法满足结构更为复杂，精密度更高的风机主增速齿轮箱的润滑 要求。所以需要逐步使用主动飞溅式润滑替代传统被动油浴式润滑。因为主动飞溅 式润滑可以有效提高同型号齿轮箱油的渗透性以及传动散热效果，润滑效果更佳， 也更容易冲刷掉各组齿轮啮合面上的摩擦机械杂质以及长期运转后产生的一些含 有腐蚀性的粘质胶状残留物。但是这种润滑方式需要配合效率更高的油路循环系统 以及更高精度的密封，否则极易造成齿轮油泄漏污染。 误区二，齿轮油加满为好，忽视油液位标尺； 为风机主齿轮箱加注齿轮油时如果加注过满，除了容易导致大家所熟知的油体渗漏 污染以及过度润滑造成的齿轮箱过热，更重要的是会造成高温工况下，油雾散发， 造成空间有限的风机机舱内部的油雾污染。另外，当机舱内温度降低后，油雾会大 量沉降在机舱内的各个机械及电气部件上，再遇高温时，极易造成电气短路甚至燃 烧事故。 误区三，只关注风机主齿轮箱齿轮油的粘温指数，却忽略其清洁度指标； 由于大部分风场的温差较大，加之风机长年工作在高空，所以很多风机厂家很重视 风机齿轮油的粘温指数，以期油体在高、低温工况下可以保持比较好的理化稳定性，粘度以及低温流动性，从而达到设计润滑要求。 但是很多厂家都忽略了主齿轮箱齿轮油的清洁度指标。油体清洁度的高低可以直接 影响到油品在高温工作状态下的腐蚀性胶体杂质产生的数量，也可以直接影响油体 在低温工况下的清净分散性，从而间接地影响到油体中游离酸碱物及油泥的产生。 目前大部分齿轮箱油供应商的风机主齿轮箱全合成齿轮油的NAS清洁度大致在 8~10的范围内，但这个范围值对于粘度小于100号的油品（如46号抗磨液压油） 是有效的，但是对于更高粘度的齿轮油（如150号，220号，320号齿轮油），这 个清洁度范围值并不能有效保证风机齿轮油在长期免维护的应用下油滤不堵塞，所 以将风机齿轮油的NAS清洁度范围值提高到5~6，将有效减少油滤堵塞报警以及 滤芯及滤筒表面粘质胶状杂质积聚物的堆积问题发生，也可以有效提高油品长期使 用后的稳定性，减少腐蚀性油泥的产生对于齿轮箱内部金属材料以及漆面的腐蚀。 总而言之，油品清洁度不但是影响油品是否可以长期使用的重要指标，更是间接影 响油体变质以及粘度下降的重要参考指标之一。 误区四，长期使用后的主齿轮箱油是不是越清澈透明越好？ 齿轮箱油对于齿轮箱就好比人类身体里循环的血液，血液本身就是很有效的一种身 体清洁剂，从动脉血循环到静脉血，医生会告诉我们静脉血一般都比动脉血颜色更 深。因为动脉血就好比刚装进风机齿轮箱里的齿轮油，清洁度要高，抗氧化性很强， 但是通过机体循环后，静脉血中含有很多氧化物质和身体有害杂质，通过肝肾等过 滤排毒脏器后将体内有害物质排出体外。齿轮油也是需要具有比较好的清洗能力， 能够把齿轮箱内部长期运转后产生的机械杂质，各类氧化物以及化学积聚物从齿轮 和轴承的金属面上冲刷下来，避免它们给这些摩擦副运转时造成非正常磨损以及腐 蚀。所以长期使用后的齿轮油油样如果很清，并不能说明这个油品性能更好，相反 可能是该油品的清洗性和润滑性不良，所以最好结合使用过的油品酸碱度，中和值 和粘度对比其新油的相关出厂参考值以及PQ杂质含量来分析会更为准确。
电力电子 ? Power Electronics 50 ?电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 1 齿轮箱油温过高的可能原因 1.1 风冷器可能故障 1.1.1 风冷器自身故障 如电线短路、断路、电机烧坏等导致风扇不运转 1.1.2 灰尘影响风冷器散热 散热片上大量的灰尘覆盖会影响风冷器的散热，导致润滑油冷却不足1.1.3 风冷器的接线错误 接线错误会导致风扇反转，会导致风向相反，影响散热 1.2 润滑系统到油分配器、冷却器的油管接反过滤器的两个出口分别标示了到齿轮箱或者到冷却器，温度较低时直接进入油分配器，温度较高时进入冷却器。如油管接反则高温油不经过冷却器冷却，必然会产生油温过高。将油管按正确要求安装即可解决 1.3 润滑系统的压力阀或温控阀错误 在过滤器与齿轮箱油管连接无误的情况下，当油温超过55C 过滤器到油分配器的管子仍有流油的情况下（判断方法：摸该油管，如温度与分配器的温度一致或者有油流动的振动感则说明该油管有油流过），说明过滤器的温控阀存在问题。可以像润滑系统厂家或技术部进行咨询，更换温控阀。如果是英德诺曼的压力阀问题会比较困难，需要几方共同解决。 1.4 溢流阀问题 溢流阀作为泄压元件，应在齿轮箱油温低、压力高的时候才会发生作用。目前发现有油温高溢流阀仍然流油的情况，这样经过冷却的油量会减少，部分的油未经冷却直接回齿轮箱，导致整体冷却不足，油温偏高。遇到油温高、压力低而溢流阀又开启的情况，应及早与润滑系统厂家联系解决。 2 高速轴轴承温度过高原因分析 2.1 轴承进油量不足 打开后箱观察盖检查轴承的出油情况，如出油很少则说明轴承的进油量不足。出现的原因主要有四点：1）进油孔设计太小导致进油不足；2）箱体进油孔与进油环进油槽错位； 文/靳晓东 【关键词】风机齿轮 漏油 油温高 改进 3）油孔被杂质堵塞导致油量减少；4）进油孔油路未钻通。根据实际情况检查是否为以上原因，并进行相应的处理。 2.2 轴承径向游隙过小 轴承的运转必须保证一定的径向游隙。当游隙过小时会导致滚子和滚道憋劲的现象，大量发热而导致温度上升。这种情况比较少见，可以用塞尺检测轴承上端的径向游隙。 2.3 齿轮喷油不足 齿轮喷油不足或者油孔没有对准齿轮，会导致齿轮温度高，继而热量传导至距齿轮较近的轴承处使轴承温度偏高。 2.4 油温过高 冷却不足的情况下油温过高，使高速轴承温度不能有效的卸去，导致轴承温度过高。 2.5 油温过低 油温过低也容易造成高速轴轴承温度过高，润滑油在低温的情况下粘度很大，通过进油孔的油会变得很少，而且粘度高的油液流动性很差，导热的能力也会差很多，导致轴承温度越来越高，造成恶性循环。该情况主要反映在冬季以及水冷润滑系统的齿轮箱上，例如海装辉腾锡勒的FL2000H 轴承温度高的案例。 2.6 轴承损坏 轴承的损坏会使滚子运行不平稳，特别是高速轴轴承转速很高的情况下会大量发热。 2.7 摩擦或盘根过紧 零件干涉摩擦以及盘根安装过紧都会产生大量的摩擦热，使轴承温度升高。 3 齿轮箱存在的问题分析及对策 3.1 齿轮齿面上有磕碰伤造成响声 情况：该问题主要反映在整机生产厂家的总装厂试验台，该种异响的特点：响声频率稳定，单向有异响，反向旋转无异响，可以通过计算低速轴的转速和异响的频率关系来确定异响发生的具体位置原因：装配过程中出现磕碰，由于公司在试验质量把关上存在纰漏，有极少量的齿轮箱可能会出现这样的问题。处理：根据分析结果仔细寻找相关齿轮齿面上的碰伤处，寻找时应将齿面上的油擦拭干净，以免影响手感。碰伤主要存在于齿顶及齿廓两侧。 案例：2011年集宁风电总装厂及2010年国电保定总装厂。 3.2 齿轮自身周节误差过大造成的异响情况：该问题同样反映在整机生产厂家的总装厂，该种异响的特点：响声频率稳定，双向旋转均异响；原因：齿轮加工造成的相邻齿周节变化过大产生的异响。可以通过速比关系查找问题齿轮的齿轮检测报告； 处理：除可取出的高速轴外现场无法处理，只能回公司进行更换返修。3.3 摩擦干涉的异响 情况：该问题出现在维修车间的几率较大，盘车不动或者盘车困难，试车时发出摩擦声。风场出现的原因一般为甩油环和端盖干涉，伴随着相关部位的异常发热现象； 处理：找出干涉摩擦的部件，对零件进行返修加工或者进行紧固处理。3.4 轴承自身问题造成的异响 情况：当出现的响声是嗡嗡声且频率较快、齿面检查正常、用速比关系计算出不是齿轮的问题时，那么极有可能就是轴承出现了问题；原因：轴承的内圈滚道或者滚子表面有凹痕会引起轴承运转不平稳，造成异响； 处理：仔细检查轴承滚道和滚子，发现有问题更换轴承。 案例：通辽宝龙山F2458异响。3.5 齿轮长期停放锈蚀造成的异响 情况：一对齿轮副的两个齿轮上各有一个齿出现长条状锈蚀痕迹，其余齿完好； 原因：齿轮箱长期停放造成齿面锈蚀，运行不平稳产生异响； 处理：该锈蚀无法彻底消除，只能先用油石抛光，再后续跟踪； 案例：华创太阳山风电场、甘肃昌马F2394。 3.6 非齿轮箱自身原因的异响 情况：响声出现在低速端主轴或高速端刹车盘附近，经检查齿轮箱各部件完好仍有异响的情况，或者响声频率不与转速成正比；原因：低速端有可能是轮毂或者主轴轴承出现问题，高速段可能是联轴器或者电机找正偏差所致；处理：在反复查找齿轮箱确认没有问题的情况下，可以判断是其他部件出了问题，可以要求整机厂家对可能发生问题的部件进行查找。 3.7 漏油故障分析 漏油是齿轮箱传动系统中常见故障，漏油会影响齿轮、轴承等箱的润滑效果，使得各运动副零配件之间摩擦加剧，减少各零件的使用寿命。严重的漏油将使齿轮箱无法正常工作。齿轮箱漏油问题牵涉的方面很多，如设计、工艺、加工、装配、铸造等，产生漏油的原因很多，在实际设备维护中，要根据具体情况分析原因，再采取相应的排除方法。根据企业大量实际维修经验，齿轮箱漏油主要是因为以下几个原因：1.密封件损坏或装反导致接合面密封不严；2.相对运动零件尺寸配合间隙过大，或是因为长期运动磨损使得间隙过大；3.箱体铸件有气孔、砂眼等缺陷；4.工作温度太高或润滑油粘度太低；5.润滑油管变形或存在裂痕导致油管漏油。 参考文献 [1] 杨龙.多功能散热加油装置在氨分解罗 茨风机上的应用[J].通用机械,2010.[2] 王昕平.恢复R363罗茨风机的使用[J]. 有色冶金节能,2003. [3] 王多强.TRF300E 型罗茨风机维修与维护 [J].新疆有色金属,2011. [4] 李世颖.关于MGGA 型罗茨风机故障排除 及参数调整等有关问题的探讨[J].粮食与食品工业,1995. [5] 陈金英,常清峰,马卫东,李献平.RAS 罗茨风机修复及技术改进[J].冶金动力,2007. 作者单位 中广核风电有限公司内蒙古分公司 内蒙古自治区锡林浩特市 026000
实用标准文案 摘要：时下模块化风机齿轮箱的可靠性是一个普遍存在的问题。为此，Maag 开发和试制了一种新型齿轮箱，在平衡刚度和柔性的基础上能更好地实现载荷的分配均匀，具有较小的应力和最佳齿轮接触模式。该设计的特点在于：把主轴载荷支撑在两个预紧的圆锥滚子轴承的齿轮箱输入端；将输入转矩的动力分配为两个行星齿轮传动级，同时减少齿轮上的单位载荷；另外，它适用于单壁行星架，且每个单壁行星架配备一排柔性的“集成式柔性销轴承”，以确保行星齿轮之间载荷均匀，且消除了双支撑行星架由于发生扭转变形而引起的不对中问题。如今，经过一年的场地试验，Maag 公司的其中一种PV齿轮箱已经在位于苏格兰奥克尼岛（Orkney Island）的全球最大风力开发项目中得到应用，并被证明非常成功。其应用结果将在本文中予以讲述。 前言：行星轮系的设计挑战 Maag 齿轮有限公司现将增速齿轮箱PV纳入风力发电机业务，其独特设计和不断改良的性能引发了工业界的广泛兴趣和持续关注。 在决定设计之前，Maag 认真地考虑了原始设备制造商和风电场运行人员提出的要求，了解了传动装置中可能发生的损坏形式。通过这些调查，还掌握到齿轮箱的特殊要求：·在某种程度上还没有充分了解其高动态载荷 ·驱动系和机架内的软结构会直接影响传动装置 ·风机恶劣的运行条件 从这些调查中得出的结论是：齿轮箱的可靠性问题必须通过引进新的、创造性的理念加以解决。 双支撑行星轮架的扭转变形 在当今的风电齿轮箱中，行星轮系的典型结构是采用销轴支撑双壁托架的两端，该设计方式有时被称作双支撑安装。见图1。每个行星齿轮处于一个固定的与邻近行星齿轮相关的位置，形成一个至少在径向和圆周方向具有相当刚性的排列。 精彩文档． 实用标准文案
1 目的 1.1保证风机齿轮箱更换符合技术要求和文明生产管理标准。更换全过程无不安全情况发生，更换后的设备能安全、可靠、经济地运行。 1.2 为所有参加本项目的工作人员确定必须遵循的工作程序。 2 范围 本作业指导书适用于大唐赤峰风电公司赛罕坝风电场风电机组更换齿轮箱作业。 3 引用文件 下列标准及技术资料所包含的条文，通过在本作业指导书中引用，而构成为本作业指导书的条文。 DL408-91 电业安全工作规程 DL796-2001 风力发电厂安全规程 DL/T 797-2001 风力发电场检修规程 V52-850KW LT 电气手册(1) V52-850KW LT 电气手册(2) V52-850KW LT 机械手册(1) V52-850KW LT 机械手册(2) 4 职责 4.1 作业负责人职责： 4.1.1 履行《电业安全工作规程》规定的工作负责人安全职责，全过程负责该作业的安全、质量管理。 4.1.2 负责办理工作票或缺陷处理联系单。 4.1.3 负责设备、检修工器具质量验证。 4.1.4 负责备品备件和材料的质量验证、复核。 4.1.5 负责指定专门人员做好记录，确保记录真实、准确、工整。 4.1.6 负责作业项目的自检并签证，对本项目的安全、质量负责。 4.2 监护人职责： 4.2.1 监护人负责按《电业安全工作规程》和《风力发电厂安全规程》的要求对参加作业的每位成员的安全进行监督。 4.2.2 履行大唐赤峰赛罕坝风电公司规定的职责和权力。 4.3 其他工作人员职责： 4.3.1 履行《电业安全工作规程》和《风力发电厂安全规程》规定的工作班成员安全职责。 4.3.2 依据相关规定、规程、标准进行设备检修，且符合质量控制标准。 4.3.3 在工作负责人的领导下，负责按工作程序进行工作。 4.4 质检员职责： 4.4.1 依据检修规程及相关质量标准，对检修和试验的全过程进行质量跟踪检查并在验收报告上进行验证、签字，及时对检修结果进行评价。 4.4.2督促、监督所有工作人员遵守质量标准体系的相关规定、标准并落实相关安全技术措施。 5 人员要求
摘要 风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。 本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱，通过方案的选取，齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。 首先，确定齿轮箱的机械结构。选取一级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。 其次，基于Pro／E参数化建模功能，运用渐开线方程及螺旋线生成理论，建立斜齿轮的三维参数化模型。 关键词：风力发电，风机齿轮箱，结构设计，建模
Abstract The rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry．As the core component of wind turbine，the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad．However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late，technology is weak，especially in the gearbox for MW wind turbine，which mainly relied on the introduction of foreign technology．Therefore，it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox，and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization．This paper takes the wind power。The independent design of the gearbox matching for the wind turbine has been carried out by selecting the transmission scheme and calculating the gear parameters。 Firstly, the mechanical structure of gearbox is determined．The two-stage derivation planetary transmission scheme is selected．The gear parameters of every stage transmission is calculated．，and the force analysis results is obtained．The static strength check of tooth surface contact is implemented according to related standard．The result shows that it is accord with safety requirements． Secondly, the helical gear parametric model is established based on involutes curve equation and generation theory of spiral line by using the function of parametric modeling in Pro／E． Then, the tooth surface contact stress of the gear transmission is calculated． Key Words：the wind power ，Gearbox for Wind Turbine；Structure Design；Parametric Modeling
风电齿轮箱设计 风力发电齿轮箱的作用是将风力带动的槳叶经齿轮箱增速后传给发电机发电，风电齿轮箱是风力发电动力传递的核心装置，一旦齿轮箱出了问题，整台发电设备就处于瘫痪状态，而且齿轮箱处于几十米的高空，维修吊装极为困难，由于齿轮箱使用工况很不稳定，工况极其恶劣，而且要持续每年３００天以上运行。这些都应该在齿轮箱的设计中考虑和解决的问题。因此齿轮箱的设计必需安全可靠，经久耐用。 目前我国使用的国内外风电齿轮箱，主要有配套有GE、维德、美德、德雅可夫、维司塔斯、西班牙等各公司齿轮箱，以及在此基础上进行设计的国内生产的风电齿轮箱。 目前这些齿轮箱的适用范围为：发电功率200ＫＷ－1660ＫＷ，风力带动桨叶的转速为19—28.5r／min（齿轮箱的输入转速），增速齿轮箱的输出转速为1440—1520r／min（发电机转速），齿轮箱的速比范围为：Ｕ＝36—78（个别达到98） 目前国内外的这些大型风电齿轮箱的主要结构型式有三种：１、二级平行轴，２、三级平行轴，３、一级行星加二级平行轴.在大功率的风电齿轮箱中主要是第３种结构型式，即为一级行星加二级平行轴的结构型式。结构示意图如图一所示： 其传动路线是；桨叶——传动轴——收缩套——行星架——太阳轮——第二级平行轴大齿轮——第二级平行轴小齿轮——第一级平行轴大齿轮——第一级平行轴小齿轮——发电机 齿轮箱的材料：外齿轮材料为优质低碳合金结构钢，如17CrNiMo6，内齿轮材料为42CrM oA，内齿圈磨齿，外齿轮渗碳淬火磨齿，精度在ＩＳＯ1328之６级以上，轴承全部为ＳＫＦ、ＦＡＧ、ＮＳＫ等进口轴承，且多为双列向心球面滚子轴承，单列园柱滚子轴承等。齿轮箱的润滑为强制润滑系统，设置有油泵、过滤器，下箱体作为油箱使用，油泵从箱体抽油口抽油后经过过滤器通过管系将油送往齿轮箱的轴承，齿轮等各个润滑部位。还设置有电加热器，测油温的热电阻ＰＴ100，油位传感器，液压空气滤清器等等，以适于地面监控。无论是从国外进口的风电齿轮箱，还是国内生产的风电齿轮箱，在使用中都出现过质量问题，国内生产的故障率更高，返修比例很大，甚至成百台的返修，这样给用户和制造厂都带来了重大的经济损失，这些严酷的事实使我们清醒地认识到，目前风电齿轮箱的质量还不过硬，如果这个问题不解决，将严重地制约着我国风力发电的发展。 为此我们对国内外的大型风电齿轮箱进行了详细的研究，分析和计算，尽管出现故障部位和情况多种多样，比如说，断轴、齿面点蚀剥落断齿、箱体开裂、漏油等等。但是归根结底还是一个问题：就是齿轮箱设计的安全系数过小，齿轮强度偏低，可靠性差。片面追求高精度，反映了国外风电齿轮箱片面采用高精度换取高强度的设计理念。出了问题也只能头痛医头脚痛医脚，不能从根本上解决问题。 下面从825ＫＷ的某风电齿轮箱为例进行的计算结果，计算分两个项目进行，即我们通常进行的接触强度和弯曲强度的计算，为了简化，我们用接触强度系数Ｋ和弯曲强度（荷模比）Ｗ来表示，计算公式：Ｋ＝Ft(u+1)/bdu Ｗ＝Ft/bMn 第一级平行轴齿轮（高速级）Ｋ＝51Ｗ＝69 第二级平行轴齿轮（中间级）Ｋ＝56Ｗ＝86 第三级行星传动（低速级）Ｋ＝58、3 Ｗ＝66 Ｋ、Ｗ值越大，安全系数越小。 因此根据我们长期设计的经验，根据风电齿轮箱的实际使用工况，风电齿轮的设计值应该为Ｋ=45，Ｗ=80以下比较合适，Ｋ、Ｗ值越小，安全系数越大，越安全。 因此风力发电齿轮箱设计思想是：
风机齿轮箱温度过高改造 一、概况 吉林长岭风电场一期项目工程位于我国吉林省长岭县境内。北纬44°07′38″至44°10′07″，东经123°51′00″至123°54′56″之间，海拔高度在172.0～190.0米。风电场距省会长春市120千米，距离长岭县城12千米。 2005年11月30与大连重工签订一期风机合同，安装33台华锐FL1500/77双馈带齿轮箱机组，每台1500千瓦，共计49.5兆瓦。2007年5月16日长岭风电场一期工程第一批风机正式并网发电，由于供货缓慢，2007年9月30日一期工程33台风机全部安装结束。经过接近一年的催货、安装、调试及消缺，于2008年4月，一期工程33台机组全部并网发电。2012年6月，华锐公司对我公司的王子风电场一期项目陆续停止一切配件供应，2013年1月，仅在项目现场驻留服务人员，但不再提供技术支持。2014年长岭公司一期机组维护和消缺工作已完全由长岭公司自行完成。 由下图可以看出，齿轮箱主轴的前端法兰与风轮相连，风作用到叶片上驱动风轮旋转，从而主轴带动后面的增速机构开始运转，这样齿轮箱就把风轮所吸收的低转速、大扭矩的机械能转化成高转速、小扭矩的机械能传递到齿轮箱的输出轴上。齿轮箱的输出轴通过弹性联轴器与电机轴相连，驱动发电机的转子旋转，将能量输入给发电机。发电机将输入的动能转化成电能并输送的电网。 华锐风机简图如下：
二、存在问题 自投产起至今，机组故障率高，各部件运行不稳定，尤为突出是齿轮箱油温高限制机组出力的问题困扰长岭公司多年，多次与华锐公司商讨或向其发函问题始终得不到解决。 例如2012年7月1日统计总体情况：平均风速14米/秒，理论每台风机发电功率接近1500千瓦，33台共计4.95万千瓦。而现华锐33台风机实际发电功率不到2万千瓦，同一时刻吉林长岭风电场二期（其中一台故障）发电功率达到4.5万千瓦，两期发电功率相差约2.5万千瓦。一期风机与理论发电功率差距太大，主要原因是齿轮箱温度高影响发电量。齿轮箱温度上限为75℃，超过此温度风机自动减负荷至额定负荷一半，如果温度上升到80℃，风机只能发至额定负荷五分之一左右。监控画面取得数据如下： 监控画面图如下：
企业生产实际教学案例： 风力发电机组主齿轮箱 案例说明 一相关岗位名称●风电机组装配工人 ●风力风电机组安装工艺工程师●风力发电机组运行检修工程师 二相关职业技能●掌握齿轮箱的基本结构和变速原理●掌握行星级和平行级的特点 三案例背景介绍 本案例采取图文并茂的形式介绍了风力发电机组主 齿轮箱的内部结构，着重介绍了行星级的结构，并辅以动 画的形式，轻松攻克讲解中的难点，让学员愉快轻松的掌 握单纯用语言难以描述的实际工业结构。 案例陈述 齿轮箱是风力发电机的重要组成部分，在风力发电机中应用着多个齿轮箱，主要有风力机增速齿轮箱，偏航驱动电机齿轮箱，变桨驱动电机齿轮箱三种。 由于风力机风轮转速较低，小型风力机转速每分钟最多几百转，大中型风力机转速约每分钟几十转甚至十几转。而普通发电机转速高，二极三相交流发电机转速约每分钟3000转，四极三相交流发电机转速约每分钟1500转，六极三相交流发电机转速约每分钟1000转，这么大的转速差别，风轮只有通过齿轮箱增速才能使发电机以额定转速旋转，增速比一般为几十倍至一百多倍。目前大多数风力机采用齿轮箱增速，齿轮箱是风力发电机主轴传动中的主要部件，通常在风力发电机中指的齿轮箱就是主轴增速齿轮箱。 齿轮变速主要有两种形式，一种是圆柱齿轮变速，一种是行星齿轮变速。行星齿轮变速具有增速比大、承载能力高、体积小，重量轻、输入输出轴在同
一轴线上，非常适合风力发电机增速使用，本课件介绍行星齿轮变速的原理与结构。 图1--行星齿轮系 图1是一个行星齿轮机构示意图，机构由行星轮、齿圈、太阳轮、行星架组成，太阳轮与齿圈共一轴线，3个行星轮的轴固定在行星架上，行星架的轴线与太阳轴线轮重合。行星齿轮可绕自己的轴线转，又可随着行星架一起绕行星架轴线旋转，行星齿轮即既有自转又有公转。通过固定行星架、齿圈、太阳轮之中的任一个，就可得到不同的传动变比，本课件介绍最常用的一种，即固定齿圈的结构。 下面通过5张图片介绍一个单级行星齿轮箱模型的结构与组成，每张图片有两张图从两个角度分别显示部件的结构与组成。 图2是行星架的结构图，行星架呈盘状，盘上固定3个轴，按120度分布，相互平行。行星架的转轴安装在轴承内，转轴另一端是低速轴法兰，连接风轮主轴。
齿轮箱—模块化风机机械动力传动装置的先进解决方案摘要：时下模块化风机齿轮箱的可靠性是一个普遍存在的问题。为此，Maag 开发和试制了一种新型齿轮箱，在平衡刚度和柔性的基础上能更好地实现载荷的分配均匀，具有较小的应力和最佳齿轮接触模式。该设计的特点在于：把主轴载荷支撑在两个预紧的圆锥滚子轴承的齿轮箱输入端；将输入转矩的动力分配为两个行星齿轮传动级，同时减少齿轮上的单位载荷；另外，它适用于单壁行星架，且每个单壁行星架配备一排柔性的“集成式柔性销轴承”，以确保行星齿轮之间载荷均匀，且消除了双支撑行星架由于发生扭转变形而引起的不对中问题。如今，经过一年的场地试验，Maag 公司的其中一种PV 齿轮箱已经在位于苏格兰奥克尼岛（Orkney Island）的全球最大风力开发项目中得到应用，并被证明非常成功。其应用结果将在本文中予以讲述。 前言：行星轮系的设计挑战 Maag 齿轮有限公司现将增速齿轮箱PV纳入风力发电机业务，其独特设计和不断改良的性能引发了工业界的广泛兴趣和持续关注。 在决定设计之前，Maag 认真地考虑了原始设备制造商和风电场运行人员提出的要求，了解了传动装置中可能发生的损坏形式。通过这些调查，还掌握到齿轮箱的特殊要求： ·在某种程度上还没有充分了解其高动态载荷 ·驱动系和机架内的软结构会直接影响传动装置 ·风机恶劣的运行条件 从这些调查中得出的结论是：齿轮箱的可靠性问题必须通过引进新的、创造性的理念加以解决。 双支撑行星轮架的扭转变形
在当今的风电齿轮箱中，行星轮系的典型结构是采用销轴支撑双壁托架的两端，该设计方式有时被称作双支撑安装。见图1。每个行星齿轮处于一个固定的与邻近行星齿轮相关的位置，形成一个至少在径向和圆周方向具有相当刚性的排列。 图1：双支撑行星架设计 由此，行星齿轮之间的载荷分配取决于对制造公差和零部件间隙的控制，以此来实现所有啮合点处的间隙均匀。如图2所示，某种程度的载荷不均匀是不可避免的。
中文科技期刊数据库（引文版） 工程技术 2015年42期 245 浅谈润滑油对风机齿轮箱的影响 赵敏杰 内蒙古大唐国际新能源有限公司，内蒙古 呼和浩特 010000 摘要：齿轮箱是风力发电机的重要组成部分，它的运行好坏直接影响着风机的运行状态。而齿轮及轴承等机械故障所占齿轮箱故障的比重极大，如何做好润滑对齿轮箱的维护至关重要。本文介绍了润滑油对齿轮箱齿轮点蚀、胶合以及磨损等常见故障的影响，以及润滑油常见污染，从润滑角度分析如何避免或延缓齿轮损伤或损伤程度，从而在日常设备维护工作中确保齿轮箱的正常而稳定地运转。 关键词：风机；齿轮箱；润滑油 中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671-5659（2015）42-0245-02 齿轮箱润滑是能减少传动中的磨损，改善零件工作条件，提高其预期寿命的有效方法。因此在日常的润滑维护中，如何创造良好的润滑条件，采用合理的润滑技术避免齿轮损伤正受到各风电场越来越多的重视。 1 润滑油对齿轮齿面点蚀的影响 （1）点蚀是闭式齿轮传动中常见的一种接触疲劳现象，它是由于齿面长期在变化的接触应力条件下工作而造成的在齿面间产生麻点状剥蚀损伤现象，它大多先发生于轮齿靠近节线处的齿根上，然后随着运动的进行，向其他部位扩展。点蚀的存在，往往会导致齿面的磨损，从而影响齿轮传动的精度和寿命，甚至会引发断齿。一般而言，润滑油的粘度对点蚀的影响颇大，通常情况下，使用低粘度油，因为流动性较好，容易渗入表面裂纹中，加速裂纹的发展和金属块的脱落，引起点蚀。粘度高的油对于渗入裂纹的作用没有稀油活泼，同时，粘度高有利于油膜的建立和油膜厚度的增大，并且油的弹性可缓和冲击，使接触应力的分布更趋于均匀，相对的降低了最大应力值，增强了齿面的耐点蚀能力。所以适当提高润滑油的粘度，可以减少表面疲劳点蚀的发生和扩展。 （2）润滑油的添加剂，如油性剂、极压添加剂，往往会起到降低摩擦，增大边界油膜的强度，在一定程度上也可以提高齿轮的抗点蚀能力。但在对添加成分的选择上也应注意。如果油中存有腐蚀性物质，会导致金属齿面锈蚀，从而引发裂纹，另如果油中存在气泡也会造成齿面过早的脱落。因此，应综合考虑润滑油的粘度、添加剂性能等方面，尽量避免润滑油对点蚀照成的负面影响，达到提高齿面的抗点蚀能力。 （3）润滑方式与供油量对点蚀也有影响。当润滑油达到粘着极限时，点蚀倾向随油量增大而增加。从防疲劳点蚀出发，供油量不宜过多。供油量过多，会有部分油因在啮合的齿面间，受到挤压，从而产生局部高压，增加接触应力。同时油在高压作用下渗入裂纹的量也多，促进疲劳点蚀的发生和发展。但是为防止粘着，又必须有充分的流量，所以，应综合全面考虑供油量的多少，以取得良好的润滑效果。 2 润滑油对齿轮齿面胶合的影响 胶合是高速重载齿轮经常发生的一种破坏形式，它主要是因两工作齿轮齿面间的压力大，瞬时温度高，润滑效果差，造成两齿面粘结在一起而形成的。随着传动的继续进行，这些粘住的地方往往会被撕裂，从而在齿面上沿相对滑动方向形成刻痕，由此降低了齿轮传动的平稳性。 就润滑而言，润滑油的粘度、种类、润滑方式对胶合均有一定程度的影响。 一般来说，对不含油性剂和极压剂的矿物油，若油的粘度愈高，形成的油膜愈厚，粘附性愈强，容易阻止齿面的直接接触，抵抗粘着磨损的能力愈强。一定粘度的润滑油对具有冲击载荷的齿轮传动往往能起缓冲吸振作用。另外润滑油在承受压力的情况下，粘度随压力增加也会相应增大，这种特性对润滑油膜的承载能力将会产生较大影响。 不同类型的润滑油对胶合的影响作用往往也不一样。一般的矿物油，由于其不含油性剂和极压剂，它们主要依靠粘性在轮齿工作表面之间产生流体润滑膜来减轻并防止胶合的产生，这类润滑剂粘度越大防胶合性就越好，对于加入了油性剂的复合矿物油，由于油性剂分子的吸附作用，能形成比纯矿物油更为牢固的边界油膜，从而用以抵抗胶合，而另一种极压齿轮油由于油中所含的添加剂能与金属中的某些成分产生化学反府，可在轮齿工作表面上生成抗胶合性强的化学反应油膜，这层无机覆盖油膜具有较高的强度，能承受较大的载倚，从而抗胶合能力更强。极压添加剂的品种和添加数量不同，对粘着的影响也不一样。一般来说，极压油比非极压油抗粘性能好。 润滑油的供给最和润滑方式对胶合也产生一定的影响。供油越充足，油的胶合极限负载可得以提高。另外，喷油方式比油浴方式的润滑冷却效果好，油温低，抗粘着磨损的能力强。从齿轮出侧喷油，比啮入侧喷油效果好。 3 润滑油中污染颗粒对齿轮磨损的影响 风电齿轮箱因其工作环境，润滑油中的污染颗粒有一下常见的四种： （1）设备内残留的颗粒，主要是制造和工作初期磨损所留下的污染物，包括没有彻底清理的砂粒，装配和修理时落入的金属屑、毛刺、焊渣等。 （2）系统内摩擦副的金属磨屑，金属磨屑是摩擦副表面在相对运动过程中，表面相互摩擦与磨损而形成的产物。 （3）系统在工作中外界侵入的颗粒，包括灰尘、细砂等杂质，它们通过两条途径进入油路系统，一是空气滤清器性能不良或网眼太粗；二是在加注或更换新油液时，使用的容器不干净或加油口没有设置滤网。 （4）油液衰变产生的微粒，油液在使用过程中，由于氧化、硫化、硝化及添加剂耗损等原因，产生的摩擦聚合物微粒、纤维物微粒、积碳微粒及油渣物微粒。 上述这些固体颗粒一旦停留在齿轮箱中就将产生严重磨损，其表现为“冲蚀”磨损、“锉削”磨损、“研磨”磨损三种形式，它们或单独或共同存在。“冲蚀”磨损是指污染颗粒随着高速流动的油液，不断向油液系统中部件的表面吹射冲刷，使被冲刷部位受到磨损。污染颗粒有软硬之分，软质颗粒的冲蚀磨损使被冲击部件表面变形，在表层下产生缺陷后损坏。硬质颗粒的冲蚀磨损使被冲刷部件表面材料晶格错位、滑移，加剧部件疲劳或使材料表面直接被切屑剥离而形成严重磨损。“锉削”磨损是指嵌在表面的硬质颗粒对另一个相对运动的表面产生的磨损。这种磨损部件的表面常有明显的划纹与划伤。“研磨”磨损是指两个相对运动部件的间隙中，进入与间隙尺寸相近的硬质颗粒。部件运动时，硬质颗粒与运动部件表面相接触，像研磨剂一样对所接触的配合表面起着磨削作用，使配合面损伤。这种磨损是油液系统中主要的磨损形式。 污染颗粒是导致齿轮箱失效的一个重要因素。对于因润滑油中混入有泥沙、尘土或因长期没有经过及时更换而导致轮齿工作表面产生的磨料磨损，可适当降低润滑油的粘度，从而对齿面上的磨粒有更好的清洗效果。当然，定时清除油中的沉淀物或更换润滑油，以及在润滑油的循环系统中安装过滤设备，也可达到良好的减轻磨损的作用。 4 油品污染 有此可见，润滑油的品质对齿轮箱的寿命至关重要。控