风电齿轮箱的结构设计与分析
- 格式:pdf
- 大小:1.03 MB
- 文档页数:4
兆瓦级风电齿轮箱设计与研究的开题报告一、研究背景及意义近年来,风能作为一种清洁可再生的能源逐渐受到人们关注和重视,风力发电逐渐成为世界主要发电方式之一。
风力发电机组是风力发电的核心装备,其中齿轮箱作为风电机组的核心部件承载着传动、承载等重要功能。
目前兆瓦级风电齿轮箱具有结构重、体积大、噪音高、质量差等问题,急需进行优化和改进。
因此,本文旨在对兆瓦级风电齿轮箱进行设计和研究,提高其传动效率、减小体积、降低噪音等问题,从而推进风力发电技术的发展和应用。
二、研究目标及内容研究目标:设计一种具有高传动效率、体积小、噪音低的兆瓦级风电齿轮箱。
研究内容:(1)分析兆瓦级风电齿轮箱的传动机理和工作条件;(2)优化齿轮参数,设计具有高传动效率的齿轮箱;(3)优化齿轮箱结构,减小体积和重量;(4)分析齿轮箱传动中的噪音问题,并提出降噪方案;(5)进行试制和测试,检验齿轮箱的传动效率、体积和噪音等性能。
三、研究方法1.理论分析法:采用理论分析方法对兆瓦级风电齿轮箱的传动机理和工作条件进行分析,确定齿轮参数及优化设计方案。
2.数值模拟法:借助ANSYS Workbench等软件,对兆瓦级风电齿轮箱进行有限元分析,确定齿轮箱结构及材料选择。
3.试制测试法:进行样机试制,结合测试方法和测试设备对样机的试验性能进行测试和分析。
四、研究计划及预期成果研究计划:第一年:理论分析与数值模拟,确定齿轮参数和结构优化方案。
第二年:样机制作与试验分析,检验齿轮箱的传动效率、体积和噪音等性能。
第三年:对试验结果进行分析,并进一步对齿轮箱进行改进和优化,形成完整的设计和研究报告。
预期成果:1.兆瓦级风电齿轮箱的设计,能够提高传动效率、减小体积、降低噪音等问题。
2.理论分析和数值模拟结果能够为齿轮箱的优化设计提供依据。
3.样机测试能够及时检验齿轮箱的传动效率、体积和噪音等性能,为进一步优化和改进提供依据。
4.设计和研究报告能为相关领域的研究人员和工程师提供参考和借鉴。
风电机组齿轮箱介绍一、什么是风电机组齿轮箱?风电机组齿轮箱是风力发电设备中的关键部件之一,用于将风轮旋转的动能传递给发电机,从而产生电能。
它通常由多个齿轮组成,通过精确的传动比例来提高风轮转速,并将其转化为适合发电机工作的转速。
二、风电机组齿轮箱的结构风电机组齿轮箱由外壳、轴、齿轮、轴承和润滑系统等组成。
2.1 外壳外壳是齿轮箱的保护壳体,具有良好的密封性能和机械强度。
其结构通常由上、下两部分组成,方便维护和齿轮更换。
2.2 轴齿轮箱中的轴承负责承受齿轮和旋转部件的载荷,并确保它们平稳运行。
轴通常由高强度合金钢制成,具有较高的刚度和耐磨性。
2.3 齿轮齿轮是风电机组齿轮箱的核心部件,它们通过齿轮传动实现能量转换和传递。
常见的齿轮有斜齿轮、圆柱齿轮和行星齿轮等。
齿轮的优质材料和精确加工能够提高传动效率和耐久性。
2.4 轴承轴承是支撑齿轮箱内齿轮和转动部件的重要组成部分。
它们能够减少摩擦和磨损,并确保齿轮箱平稳运转。
常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。
2.5 润滑系统润滑系统负责为齿轮箱提供足够的润滑油,并对齿轮和轴承进行冷却和保护。
良好的润滑系统能够降低齿轮箱的摩擦和磨损,延长使用寿命。
三、风电机组齿轮箱的工作原理风电机组齿轮箱采用齿轮传动的方式将风轮的旋转动能传递给发电机。
1.风轮旋转驱动主轴旋转;2.主轴通过第一级齿轮传动将低速大扭矩的运动转化为高速小扭矩的运动;3.高速轴通过第二级齿轮传动将高速小扭矩的运动转化为低速大扭矩的运动;4.最后,低速轴将此运动传递给发电机,发电机产生电能。
四、风电机组齿轮箱的维护与故障排除为保证风电机组齿轮箱的正常运行,需要进行定期的维护与故障排除。
4.1 维护•定期更换润滑油,并清洗润滑系统;•检查齿轮和轴承的磨损情况,及时更换或修复;•检查外壳密封性能,确保齿轮箱内部的油液不泄漏;•定期检查齿轮箱的整体结构,排查潜在故障。
4.2 故障排除•齿轮断裂:检查齿轮材料和制造工艺,确认是否需要更换更坚固的齿轮;•轴承失效:检查轴承润滑情况,并及时更换损坏的轴承;•润滑系统故障:检查润滑系统的油泵、油管和过滤器等,确保润滑油畅通无阻;•外壳磨损:定期检查外壳磨损情况,如有需要及时更换。
明阳半直驱齿轮箱结构
明阳智能的MySE风力发电机组采用的是超紧凑半直驱技术路线,这种技术结合了直驱与双馈两种技术的优点。
其传动链结构主要由两级传动齿轮箱和中速永磁发电机构成。
半直驱的二级齿轮箱:明阳的半直驱风机齿轮箱是用二级行星轮结构,轴承数量约为15-20个左右。
资料来源:《集成式半直驱风电齿轮箱结构设计》
半直驱齿轮箱结构设计示意图:
半直驱风电齿轮箱采用两级行星传动,齿轮箱后箱体与电机箱体集成,一级行星架作为输入端,二级太阳轮作为输出端和电机输入端,从而实现风电增速齿轮箱与电机集成一体。
行星传动具有传动效率高,体积小,重量轻的优点,本齿轮箱采用两级NGW行星传动,选择太阳轮为浮动件,速比为21.5,传动原理如图1。
行星齿轮传动由于有多对齿轮同时参与啮合,行星轮系各齿轮齿数必须满足一定的几何条件[4-6]:
①为了保证正确的啮合,各对啮合齿轮之间的中心距必须相等:
②保证3个均布的行星轮相互间不发生干涉,即满足邻接条件:
③保证各行星轮能均布地安装于两中心齿轮之间,并且与两个中心轮啮合良好,没有错位现象,即满足装配条件:
c为整数。
行星轮结构齿轮箱示意图,二级行星轮系就是由两个行星轮系串联组成结构形式图。