风力发电机传动系统的设计doc_图文

第五章风电机组传动系统风电机组的主传动链是指将风轮轴功率传递到发电机系统所需的机构。

一般意义上，采用所谓“标准设计”的典型主传动链包括了如图所示的风轮主轴系统、增速传动机构（齿轮箱）、以及轴系的支撑与连接（如轴承、联轴器）和制动装置等。

一种三点支撑型主传动链示意5.1 齿轮箱5.1.1齿轮箱的作用风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要的功能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。

风轮的转速很低，远达不到发电机组的要求，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。

5.1.2 齿轮箱的结构从上图可以看出，本齿轮箱由如下极大部分组成：（1）传动轴（俗称大轴）：传动轴的作用就是将风轮的动能传递到齿轮机箱的齿轮副。

（上图）齿轮箱最大的特点就是将主轴置于齿轮箱的内部。

这样设计可以使风机的结构更为紧凑、减少机舱的体积和重量、有利于对主轴的保护。

（2）箱体部分：箱体由三部分组成：前机体、中机体和后机体。

齿轮箱的箱体承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反作用力,并将力传递到主机架。

箱体部分采用QT400 铸造而成，这种材料具有减震性和易于加工等特点。

（3）齿轮副：齿轮箱的增速机构——齿轮副，采用了两级行星和一级平行轴传动。

采用行星机构可以提高速比、减小齿轮箱的体积。

齿轮箱的工作过程从上图可知，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，风轮带动齿轮箱主轴旋转，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到电网上。

5.1.3风电齿轮箱的传动形式1.风电齿轮箱的种类很多，按其传动形式大致可分为定轴、行星齿轮以及组合传动的齿轮箱；按传动级数可分为单级或多级齿轮箱；按布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式等形式的齿轮箱。

风力发电机组传动系统设计与优化传动系统是风力发电机组中至关重要的组成部分，它负责将风力转化为机械能，并传递给发电机发电。

一个高效可靠的传动系统对提高风力发电机组的性能至关重要。

本文将介绍风力发电机组传动系统的设计与优化。

1. 传动系统概述风力发电机组传动系统主要包括风轮、传动轴、齿轮箱和发电机。

传动系统的设计目标是提供可靠的传动效率，并将风轮的旋转速度转化为发电机所需的转速。

2. 齿轮箱设计齿轮箱是传动系统中最关键的部分，它负责将风轮旋转速度增大数倍，以匹配发电机所需的转速。

齿轮箱设计需要考虑以下因素：- 负载能力：齿轮箱需要能够承受来自风轮的变化负载，以及在整个寿命期内保持可靠。

- 齿轮选择：根据风轮大小和转速，选择合适的齿轮比例来实现所需的转速调节。

- 润滑系统：齿轮箱需要可靠的润滑系统来减少摩擦和磨损，并提供冷却效果。

- 防震设计：风力发电机组运行时会受到环境的振动和冲击，齿轮箱需要具备良好的防震性能，以保证传动系统的可靠性和寿命。

3. 传动轴设计传动轴负责将齿轮箱的输出转动传递给发电机。

传动轴设计需要考虑以下因素：- 强度和刚度：传动轴需要足够的强度和刚度来承受传输的扭矩和变化负载。

- 材料选择：根据传动轴的长度和工作条件，选择合适的材料来保证传动轴的强度和轻巧性。

- 对中性：传动轴的设计需要保证轴与齿轮箱和发电机之间的良好对中性，以减少振动和摩擦。

- 润滑和冷却：传动轴需考虑良好的润滑和冷却方式，以保持正常运转和避免过热。

4. 发电机设计风力发电机组的传动系统最终将机械能转化为电能，发电机的设计需考虑以下因素：- 效率：发电机需具备高效率的电能转换能力，以最大程度地利用机械能。

- 电压调节和稳定：发电机需要具备稳定的输出电压，可根据电网负荷需求进行调节。

- 维护和可靠性：发电机需要易于维护，以保障长期的可靠运行。

- 降低损耗：发电机的设计需要减少线圈和铁芯的损耗，提高发电效率。

5. 优化与改进为了提高风力发电机组传动系统的性能，可以采取以下优化措施：- 优化齿轮箱的设计，提高传动效率和负载能力。

风力发电机组传动系统的设计及动力传输效率优化1.引言风力发电作为一种清洁、可再生能源，正逐渐成为全球能源供应的重要组成部分。

而风力发电机组传动系统是将风能转化为电能的关键部分。

本文将介绍风力发电机组传动系统的设计和动力传输效率优化。

2.风力发电机组传动系统的设计2.1 主要部件风力发电机组传动系统主要由主轴、减速器、发电机和变速器等部件组成。

其中，主轴是承载叶片转动力矩的关键部件，减速器用于将风轮转速降低到发电机的额定转速，发电机将机械能转化为电能，变速器用于调整整个系统的输出功率。

2.2 传动比的选择在设计风力发电机组传动系统时，需要合理选择传动比，以实现高效的能量转换。

传动比过大会导致转速过低，发电机转速无法达到额定值，降低发电效率；传动比过小会导致转速过高，增加风力发电机组的耐久性和维护成本。

因此，需要进行系统级的优化设计，综合考虑功率、转速和效率等因素。

2.3 材料选择与结构设计在风力发电机组传动系统的设计中，材料选择对系统的性能和寿命有重要影响。

例如，为了提高齿轮传动的耐磨性和寿命，应选择高强度的材料，并进行合理的热处理和表面处理。

此外，还应考虑减少系统的摩擦损失，采用低摩擦材料和润滑剂，优化结构设计，降低部件之间的摩擦和干涉。

3.动力传输效率优化3.1 摩擦损失的降低摩擦损失是风力发电机组传动系统中能量损失的主要来源之一。

为了降低摩擦损失，可以采取以下措施：- 优化润滑系统：选择合适的润滑油和润滑方式，保证传动部件的充分润滑。

- 摩擦副材料和涂层的优化：选择低摩擦系数的材料和表面处理，减少摩擦损失。

- 接触应力的优化：合理设计接触面的几何形状和尺寸，减小接触应力，降低摩擦损失。

3.2 转速控制的优化风力发电机组传动系统的转速对发电效率有直接影响。

优化转速控制可以提高系统的动力传输效率。

一种常用的方法是使用变速器调整发电机转速，使其与最佳风速相匹配。

此外，还可以采用电子控制系统，实时监测风速和转速，调整发电机负载，确保其在额定转速范围内运行。

风力发电机的加速传动系统的设计
背景
随着全球对可再生能源的需求日益增长，风力发电机已成为一种重要的清洁能源解决方案。

当今的风力发电机通常需要一个加速传动系统，用于提高转速以便更高效地产生电力。

因此，设计一种高效稳定的风力发电机加速传动系统至关重要。

设计
设计一个流线型的传动系统可以显著提高风力发电机的效率。

传动系统的设计应该考虑以下因素：
- 齿轮比: 齿轮比应该根据初始转速和所需转速来计算。

通常情况下，越大的齿轮比意味着更高效的传动。

齿轮比: 齿轮比应该根据初始转速和所需转速来计算。

通常情况下，越大的齿轮比意味着更高效的传动。

- 材料: 选用高质量的合金材料可以保证传动系统的耐用性和可靠性。

材料: 选用高质量的合金材料可以保证传动系统的耐用性和可靠性。

- 润滑系统: 传动系统需要润滑油以保持其正常运转。

建议使用有机润滑油以减少环境污染，并增加系统的可靠性。

润滑系统: 传动系统需要润滑油以保持其正常运转。

建议使用有机润滑油以减少环境污染，并增加系统的可靠性。

- 降噪: 在传动系统的设计中，应该考虑如何降低噪音。

这可以通过与系统密切相连的降噪系统或吸音材料来实现。

降噪: 在传动系统的设计中，应该考虑如何降低噪音。

这可以通过与系统密切相连的降噪系统或吸音材料来实现。

结论
通过考虑齿轮比、材料、润滑系统和降噪等因素，设计一个高效稳定的风力发电机加速传动系统是可能的。

这可以提高整个发电系统的效率以及减少环境影响，从而创造一个更加可持续的能源未来。

学号密级公开xxxxxxxxx本科生毕业设计风力发电机传动系统的设计学院名称：培黎工程技术学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：马指导教师：同教授二○一三年五月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Transmission System of WindPower GeneratorCollege : School of Bailie Engineering & TechnologySubject : Mechanic Design Manufacturing and AutomationName : MaDirected by : Professor Tong ChanghongMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。

但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。

与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。

二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。

本文在对风力发电机的结构、原理深入了解、研究的基础上，对其传动系统的齿轮增速系统进行自主设计。

风力发电机组传动系统设计与分析随着能源需求不断增长，清洁能源的重要性日益凸显。

风力发电作为一种环保、可持续的能源形式，受到了广泛关注。

风力发电机组作为风力发电系统的关键组成部分，其传动系统的设计与分析至关重要。

本文将重点探讨风力发电机组传动系统的设计原理和性能分析。

一、传动系统设计1.传动系统类型风力发电机组的传动系统通常包括风机、主轴、传动轴、齿轮箱等组件。

根据不同的传动方式，传动系统可分为直驱式和间接传动式两种。

直驱式传动系统将风机直接连接到发电机，简化了结构，减少了能量损失，提高了传动效率；而间接传动式通过齿轮箱等部件进行传动，能够实现更大的变速比和更广泛的适应性。

2.传动比选取传动比的选择直接影响到风力发电机组的输出功率和效率。

通常情况下，传动比选择应根据风机的额定转速和发电机的额定转速来确定，以实现最佳匹配。

过大或过小的传动比都会影响系统的性能，应该在设计中进行合理优化。

3.传动轴设计传动轴作为传递动力的重要元件，其设计需要考虑受力情况、转速要求等因素。

传动轴的材质、直径、壁厚等参数需要根据实际工况来确定，以保证其在运行过程中的稳定性和可靠性。

二、传动系统分析1. 动力学分析在风力发电机组运行过程中，传动系统承受着来自风叶转动产生的扭矩和转速的变化。

通过动力学分析，可以确定传动系统中各部件的受力情况，评估系统的稳定性和可靠性，为系统优化提供参考依据。

2. 转矩特性分析风力发电机组的传动系统在不同风速下会产生不同的转矩输出，转矩特性的分析是评估系统性能的重要指标。

通过转矩特性分析，可以了解系统在各种工况下的输出能力，为系统运行和维护提供参考依据。

3. 能量损失分析传动系统在能量传递过程中会产生一定的能量损失，主要包括机械损失、磨损损失、磁化损失等。

通过能量损失分析，可以评估系统的能量利用率，找出能量损失的主要来源，从而采取相应措施进行优化和改进。

综上所述，风力发电机组传动系统的设计与分析对于提高系统性能、降低维护成本具有重要意义。

目录1. 绪论 (3)1.1 风力发电发展概况 (3)1.2 风力发电的背景 (4)1.2.1 能源危机 (4)1.2.2 环境危机 (4)1.2.3 可再生能源开发利用 (5)1.2.4 风能开发利用 (5)1.3 风力发电国内外发展现状 (6)1.3.1 国外风电发展现状 (6)1.3.2 国内风电发展现状 (7)1.4 国内外风电机技术发展趋势 (7)1.4.1 产业集中是总的趁势 (8)1.4.2 水平轴风电机组技术成为主流 (8)1.4.3 风电机组单机容量持续增大 (8)2. 发电机的工作原理及基本结构 (9)2.1 风电机的功能单元的划分 (9)2.2 风电机组的工作原理 (10)2.3 风力发电机传动链的基本结构及三维建模 (12)2.3.1 主轴 (12)2.3.2 齿轮箱 (12)3. 风电发电机传动链主要零件的设计计算 (13)3.1 确定设计目标 (13)3.1.1 风力发电机总体设计方案 (13)3.2 风力发电机传动链零件设计方案 (15)4. 风力发电机增速器的设计计算 (16)4.1 传动方案的确定 (16)4.2 增速器基本设计要求及设计步骤 (18)4.3 传动原理图 (18)4.4 增速器各传动部件的材料及力学性能 (19)4.5 第一级行星轮系传动设计 (20)4.6 第二级行星轮系传动设计 (21)4.7 第三级平行轴圆柱直齿轮设计 (22)4.8 行星齿轮具体结构的确定 (22)5主轴制动系统的研究 (23)5.1 制动器的结构形式选择 (23)5.1.1 鼓式制动器的结构形式 (24)5.1.2 盘式制动器的结构形式 (26)5.1.3 制动器结构的最终选择 (31)5.2 盘式制动器的结构 (31)5.2.1 制动器主要部件的结构 (31)5.2.2 制动器的工作原理及安装位置 (35)5.3 制动器静载荷接触分析 (35)5.3.1 制动任务 (35)5.3.2 计算最大制动力矩和卡钳夹紧力 (36)6传动轴的设计 (39)6.1高速轴的设计 (39)6.2低速轴的设计 (39)6.3中间轴的设计 (40)总结 (41)致谢 (41)参考文献 (42)摘要风能作为一种可再生能源越来越受到世界各国政府的重视。

风力发电机组机械传动系统1、 主轴是风轮的转轴，支撑风轮并将风轮的【扭矩】传递给齿轮箱，将【轴向推力】和【气动弯矩】传递给底座。

2、 计算主轴直径常用【3np d A 】，其中P 指的是【主轴传递的功率】，n 为【主轴的转速】，A 指的是与材料有关的系数，常取105-115。

3、 常用的主轴材料有【42CrMoA 】和【34CrNiMo6】。

4、 主轴的毛坯是【锻件】，经过反复锻打改善金属的【纤维组织】以提高承载能力。

5、 主轴精加工后各台阶过渡段均为光亮【无刀痕】的圆角，以防止【应力集中】发生。

6、 联轴器用于连接两传动轴，一般由两个【半联轴节】及【连接件】组成。

7、 传统的采用齿轮箱增速的风力发电机组传动形式按【主轴轴承的支撑】方式，分为【一点式】、【两点式】、【三点式】和【内置式】。

8、 三点式布置的机组，齿轮箱除了主轴传递的扭矩外，还要承受平衡风轮重力等形成的【支反力】。

9、 膜片式联轴器的补偿范围为轴向小于【4mm 】，角向小于【1°】，径向小于【6mm 】.10、 对于标准联轴器而言，选用时主要确定联轴器【类型】和【型号】。

11、 高弹性联轴器性能要求中，最大许用转矩为额定转矩的【3】倍以上，必须具有【100Ω】以上的绝缘电阻，并能承受【2】kV的电压。

12、膜片式联轴器的补偿原件是具有弹性的金属片，材料为【1Cr18Ni9】，可补偿【轴向】、【径向】和【角向】的偏差。

13、对于膜片式联轴器，当轴向的安装偏差接近1.4mm，角向偏差接近0.25°时，径向的安装偏差就不能超过【2.4mm】。

14、在兆瓦级机组上髙速轴端应用较多的联轴器有【膜片式联轴器】和【连杆式联轴器】。

15、连杆式联轴器利用【过载保护套】，当传递扭矩超过一定数值时可自动打滑，保护轴系免受损伤，并可自动复位工作。

连杆式联轴器利用连杆的绞接和橡胶及关节形非金属复合材料的可变形性补偿轴向、径向和角向偏差。