下载文档原格式
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究风力发电齿轮箱作为风力发电机组的重要部件之一，其机械设计质量直接影响到发电机组的运行效率和寿命。
由于齿轮箱工作环境复杂、工况变化频繁等原因，其机械设计存在一些问题，对此需要采取相应的应对策略。
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题之一是齿轮磨损。
在长时间运行过程中，由于负荷和振动的作用，齿轮会发生磨损现象，降低了系统的传动效率，甚至可能导致齿轮断裂。
应对这个问题，可以通过优化齿轮材质和加工工艺，提高齿轮的硬度和强度，减少磨损。
风力发电齿轮箱还容易出现油封漏油问题。
齿轮箱内部通常填充着润滑油，以减少齿轮的磨损和摩擦，保证系统的正常运行。
由于工作环境恶劣和齿轮工作时的温升等原因，油封容易出现老化、损坏等情况，导致润滑油泄漏。
应对这个问题，可以采用更好的油封材料和设计，加强对油封的密封性能检测和维护，及时更换老化和损坏的油封。
风力发电齿轮箱在运行过程中还会产生噪音和振动。
这是由于齿轮的啮合和转动所产生的机械能转化为声能和振动能。
噪音和振动的产生不仅对设备本身造成损害，还会对周围环境和人体造成干扰和伤害。
应对这个问题，可以采用减振和隔音措施，如合理设置悬挂装置和减振材料，以及加装隔音罩和吸音材料等。
风力发电齿轮箱的故障预测和检修也是一个重要的问题。
齿轮箱的故障往往会导致整个风力发电机组的停机，带来巨大的经济损失。
通过对齿轮箱的振动、温度、电流等参数的在线监测和分析，可以提前预测出齿轮箱的故障，采取相应的检修策略，降低停机时间和维修成本。
风力发电齿轮箱机械设计存在着齿轮磨损、油封漏油、噪音振动以及故障预测和检修等问题。
针对这些问题，可以通过优化材料和工艺、改进油封设计、加强减振隔音和实施在线监测等措施来解决。
这些应对策略可以提高风力发电齿轮箱的工作效率和寿命，保证风力发电机组的可靠运行。
胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上的金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涉引起，适当改善润滑条件和及时排除干涉起因,调整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除胶合现象。
二、轴承损坏轴承是齿轮箱中最为重要的零件，其失效常常会引起齿轮箱灾难性的破坏。
轴承在运转过程中，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，由于安装、润滑、维护等方面的原因，而产生点蚀、裂纹、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。
据统计，在影响轴承失效的众多因素中，属于安装方面的原因占16%，属于污染方面的原因也占16%，而属于润滑和疲劳方面的原因各占34%。
使用中70%以上的轴承达不到预定寿命。
因而，重视轴承的设计选型，充分保证润滑条件，按照规范进行安装调试，加强对轴承运转的监控是非常必要的。
通常在齿轮箱上设置了轴承温控报警点，对轴承异常高温现象进行监控，同一箱体上不同轴承之间的温差一般也不超过15゜C，要随时随地检查润滑油的变化，发现异常立即停机处理。
三、断轴断轴也是齿轮箱常见的重大故障之一。
究其原因是轴在制造中没有消除应力集中因素，在过载或交变应力的作用下，超出了材料的疲劳极限所致。
因而对轴上易产生的应力集中因素要给予高度重视，特别是在不同轴径过渡区要有圆滑的圆弧连接，此处的光洁度要求较高，也不允许有切削刀具刃尖的痕迹。
设计时，轴的强度应足够，轴上的键槽、花键等结构也不能过分降低轴的强度。
保证相关零件的刚度，防止轴的变形，也是提高轴的可靠性的相应措施。
四、油温高齿轮箱油温最高不应超过80゜C，不同轴承间的温差不得超过15゜C。
一般的齿轮箱都设置有冷却器和加热器，当油温底于10゜C时，加热器会自动对油池进行加热；当油温高于65゜C时，油路会自动进入冷却器管路，经冷却降温后再进入润滑油路。
如齿轮箱出现异常高温现象，则要仔细观察，判断发生故障的原因。
首先要检查润滑油供应是否充分，特别是在各主要润滑点处，必须要有足够的油液润滑和冷却。
风力发电机齿轮箱常见故障及预防措施风力发电机齿轮箱是风力发电机的核心部件之一、在运行过程中，由于受到风能变化、运行负载和磨损等因素的影响，齿轮箱会出现一些常见的故障。
为了保障风力发电机的正常运行，必须及时识别和处理这些故障，并采取相应的预防措施。
常见的风力发电机齿轮箱故障主要包括齿轮磨损、齿轮断裂和轴承故障等。
下面将就这些故障进行详细介绍，并提出相应的预防措施。
1.齿轮磨损：齿轮磨损是由于齿轮啮合过程中的冲击、疲劳和磨擦等原因引起的。
如果齿轮磨损过多，将会导致齿轮箱的运行不稳定和效率下降。
为了预防齿轮磨损，必须注意以下几点：-优化齿轮设计，提高齿轮的承载能力和寿命。
-定期检查齿轮啮合情况，发现问题及时进行维修或更换。
-加强润滑，保持齿轮箱的润滑油清洁，并根据实际情况定期更换润滑油。
-控制齿轮箱的运行温度，过高的温度将加速齿轮磨损。
2.齿轮断裂：齿轮断裂是由于齿轮受到过大的冲击或疲劳载荷导致的。
齿轮断裂会导致齿轮箱损坏，甚至造成风力发电机的停机。
为了预防齿轮断裂，必须注意以下几点：-优化齿轮设计，提高齿轮的承载能力和疲劳寿命。
-加强齿轮的制造质量检验，确保齿轮的材料和工艺符合要求。
-加强齿轮箱的运行监测，及时发现齿轮断裂的预警信号。
3.轴承故障：轴承故障是由于轴承受到过大的力、振动和摩擦等因素引起的。
如果轴承出现故障，将会导致齿轮箱的运行不稳定和寿命降低。
为了预防轴承故障，必须注意以下几点：-选择优质的轴承，提高其承载能力和寿命。
-加强轴承的润滑，保持润滑油清洁并定期更换。
-加强轴承的运行监测，及时发现轴承故障的预警信号。
除了以上常见的故障，风力发电机齿轮箱还可能出现其他问题，如油封泄漏、齿轮间隙无法调整等。
为了预防这些问题，必须加强对齿轮箱的维护和监测，定期进行检查和维修，及时处理问题。
总之，风力发电机齿轮箱的常见故障主要包括齿轮磨损、齿轮断裂和轴承故障等。
为了预防这些故障，必须采取相应的预防措施，包括优化齿轮设计、加强润滑、加强轴承的检测和维护等。
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究风力发电是近年来越来越受到重视的一种清洁能源，风力发电厂作为风力发电的核心设备之一，其中齿轮箱是连接叶片转动和发电机的重要部件之一。
齿轮箱作为风力发电设备中的关键部件，在工作过程中存在着一些机械设计上的问题，这些问题可能会影响风力发电的效率和稳定性，甚至会导致设备的损坏。
探究风力发电齿轮箱机械设计存在的问题并提出相应的应对策略是很有必要的。
1. 轴承寿命短风力发电齿轮箱在工作过程中承受巨大的转矩和扭矩，而这些力会对齿轮箱内的轴承产生很大影响。
轴承的寿命成为了一个非常关键的问题。
正常情况下，齿轮箱的轴承寿命应该与整个风力发电厂的寿命相匹配，然而实际情况中，轴承的寿命往往比整个风力发电厂的寿命要短，这就导致了频繁的更换轴承，增加了维护的成本。
2. 齿轮传动效率低齿轮箱内的齿轮传动是将叶片的旋转动力传递给发电机的重要部分，然而在传动过程中由于齿轮之间的啮合问题以及摩擦问题，齿轮传动效率并不高，部分动能会被损耗。
这就导致了风力发电效率的下降，同时也会增加风力发电机组的损耗。
二、应对策略探究1. 优化轴承选材和安装方式为了解决轴承寿命短的问题，首先可以从轴承的选材和安装方式入手。
选用高强度的轴承材料，并且采用合理的安装方式，可以有效地延长轴承的使用寿命。
还可以对轴承进行在线监测，及时发现轴承的异常情况，并采取相应的维修措施，来保证轴承的正常工作。
2. 提高齿轮传动效率为了提高齿轮传动效率，可以从齿轮的材料和制造工艺入手，选用高强度、低摩擦系数的材料，并采用先进的制造工艺，来减小齿轮传动过程中的能量损失。
还可以改进齿轮的设计结构，减小啮合间隙，提高传动效率。
3. 稳定润滑系统对于润滑系统不稳定的问题，可以采用智能润滑系统来实现对润滑油温度、压力等参数的实时监测，并且可以根据实时监测数据调整润滑系统的工作状态，确保润滑系统的稳定工作。
还可以加强对润滑系统的维护和保养，定期更换润滑油以及对润滑系统进行清洗和检查，来保证润滑系统的正常使用。
解答68个风电齿轮箱的问题:68 请问：风电齿轮箱的空心输出轴发生变形弯曲，如何修复，机子已吊装好？空心轴一般指的是输入轴.如高速轴弯曲,机舱内更换, 输入轴弯曲, 换齿轮箱.67 请问楼主华锐3MW的传动链形式O型双列圆锥棍子轴承外圈和机架,内圈通过一格过渡法兰和齿轮箱联接.66请问楼主:风电齿轮箱油低位报警是什么原因啊?还有齿轮箱的空气滤清器在使用一段时间后全部变蓝是什么原因?油位报警的原因,要么是缺油, 要么就是齿轮油回油不畅, 导致虚假报警.空气滤清器中有防止空气中水分进入齿轮箱的物质, 无水硫酸铜. 当硫酸铜吸水后, 就变蓝, 含水的硫酸铜是蓝色的.65 楼主，能讲讲齿轮箱型试试验吗？具体的分为背背对式和机械式（中国汉森的那种），这两的优缺点是什么？你的问题比较混乱, 型式试验是指的齿轮箱的载荷试验,寿命试验等. 齿轮箱试验台都是背靠背的,但是能量反馈有两种, 一种是电力反馈, 另一种是机械反馈.电力反馈的试验台的柔性更大, 测试的速度更快, 而机械的试验台成本更低,但柔性也低.64 齿轮箱的技术发展倾向,a,The wind turbine gearbox development is depending on the drive train concept development. Hybrid DT concept for large power (>=3MW) turbine, so one or two stage gearbox is designing more and more.b,With the large power turbine was designed, big power gearbox was a direction, like Winery 5/6, 6.5MW MW, Movents 3MW, Bosch 3MW and 6.5 MW, NGC 3MW and Chongqing 3MW and so on.c,The flexible pin design was used on wind turbine gearbox.d,Integrated Planet Bearings on planet stage (CRB/TRB).e,TRB was used on the planet gear more and more.f,Micro pitting was calculated and investigated in gearbox supplier.g,L1 for bearing lifetime rating was calculated.h,TRB x arrangement was used on HSS stage NRE side more and more in China supplier. it is a normal bearing arrangement in foreign gearbox supplier.i,Possible to change the IMS in nacelle on site.j.Oxidation bearing was used more and more.63 关于pzshen的问题齿轮箱的设计寿命是20年，而且齿轮箱可靠性在逐步提高，齿轮箱损坏的机率越来越小。
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究风力发电齿轮箱是风能发电装置中的核心部件之一，承担着传动和增速的重要功能。
由于工作环境恶劣和长期运行的高负荷工作，齿轮箱在使用过程中存在一些常见的问题，需要针对这些问题采取一定的应对策略。
齿轮箱在运行过程中容易出现振动和噪音问题。
这是由于齿轮的啮合过程中会产生冲击和振动，同时长时间运行也会导致轴承磨损和松动。
针对这个问题，可以采取以下策略：在设计过程中合理选择材料，确保其具有足够的强度和刚度，以减少振动和噪音的产生。
采用减震和降噪装置，如增加齿轮箱的吸振垫等，有效减少振动和噪音。
定期检查和保养齿轮箱，及时更换磨损严重的轴承和关键部件，以保证其正常运转。
齿轮箱的润滑和散热问题也需要重视。
由于齿轮箱长时间高速运转，摩擦和热量会使齿轮分子结构变形，导致性能下降和寿命缩短。
针对这个问题，可以采取以下策略：选择合适的润滑剂，并定期更换和补充润滑剂，确保齿轮箱内的润滑油膜厚度和性能。
设计合适的散热系统，如增加散热片和风道等，有效降低齿轮箱温度。
在制造过程中加工精度要求严格，以减少摩擦和热量的产生。
齿轮箱的结构设计和尺寸匹配也是一个重要的问题。
不合理的设计和尺寸匹配会导致齿轮箱在运行过程中受到过大的载荷和应力，加速磨损和损坏。
针对这个问题，可以采取以下策略：充分考虑齿轮箱的承载能力和传动效率，合理确定齿轮的齿数和模数，以保证其使用寿命和稳定性。
进行有限元分析和模拟试验，确定关键部件的尺寸和强度，以提高齿轮箱整体的可靠性和安全性。
风力发电齿轮箱的机械设计问题涉及振动噪音、润滑散热和结构尺寸匹配等方面。
对于这些问题，我们应该在设计和制造过程中注重材料选择、减振降噪装置的应用、定期检查和保养、合理选择润滑剂、设计有效的散热系统、进行有限元分析和模拟试验等，以保证齿轮箱的正常运转和提高其可靠性。
风力发电机组齿轮箱故障诊断风力发电机组齿轮箱是风力发电机组的核心部件之一，其主要功能是将风轮的旋转动力传递到发电机上，实现电能的转换。
由于其长期在高温、高湿、高负荷的工作环境下运行，齿轮箱很容易出现故障，严重影响风力发电机组的运行效率和稳定性。
齿轮箱故障的及时诊断和处理对于风力发电机组的正常运行具有重要意义。
齿轮箱的故障主要分为机械故障和电气故障两大类。
机械故障包括轴承损坏、齿轮磨损、啮合间隙变化等；电气故障包括齿轮箱轴承温度升高、振动信号异常等。
齿轮箱的故障诊断主要依靠传感器采集的振动、温度、电流等信号，并通过信号处理和数据分析来判断故障类型和故障程度。
下面将详细介绍齿轮箱故障诊断的方法和技术。
1. 振动信号分析方法振动信号是齿轮箱常用的故障诊断指标之一，可以反映齿轮啮合状态、轴承磨损等故障信息。
常用的振动信号分析方法包括时域分析、频域分析和波形识别分析。
时域分析主要通过观察振动信号的波形、幅值和频率等特征来识别故障类型，如齿轮磨损和轴承损坏；频域分析则通过对振动信号进行傅里叶变换得到频谱图，从而判断故障的频率组成，并通过谱图的变化趋势来诊断故障类型和程度；波形识别分析则通过对振动波形进行特征提取和模式识别，根据特征值的变化来判断故障类型和严重程度。
2. 温度信号分析方法温度信号是诊断齿轮箱故障的重要参数之一，可以反映齿轮箱内部的运行状态和故障情况。
常用的温度信号分析方法包括实时监测和温度曲线分析。
实时监测通过传感器采集实时的温度值，并与额定温度进行对比，当温度超过额定温度时就可以判断为温度异常，可能存在故障；温度曲线分析则通过对温度变化曲线的观察和分析，以及对不同温度区域的温度差异进行对比，来判断故障类型和故障程度。
齿轮箱故障诊断是一项复杂的工作，需要结合多种不同的信号分析方法和技术手段来进行。
以上介绍的方法只是其中的一部分，并不能覆盖所有的故障情况。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的方法和技术，结合经验和专业知识进行综合分析和判断，以实现齿轮箱故障的及时诊断和处理，确保风力发电机组的正常运行和可靠性。
风力发电机组齿轮箱故障诊断风力发电机组是一种利用风能转换成电能的设备，其核心部件之一就是齿轮箱。
齿轮箱作为风力发电机组的动力传动部分，承载着巨大的负荷，长期运行在恶劣的环境条件下，因此容易出现各种故障。
及时准确地诊断齿轮箱故障，对于保障发电机组的安全稳定运行至关重要。
本文将从齿轮箱的结构特点、常见故障及诊断方法等方面对风力发电机组齿轮箱故障诊断进行详细介绍。
一、风力发电机组齿轮箱的结构特点风力发电机组齿轮箱一般由多级齿轮传动系统、轴承、润滑系统等部件组成。
多级齿轮传动系统是齿轮箱的核心部分，其结构主要包括主轴、大中小齿轮和联轴器等。
多级齿轮传动系统通过齿轮的啮合传递风机叶片转动的动能，最终驱动发电机发电。
风力发电机组齿轮箱具有重载、高转速、长期运行等特点，因此对齿轮箱的可靠性、稳定性和耐久性要求较高。
1. 齿轮疲劳断裂：因受到风力风向改变、过载等因素的影响，齿轮箱内部齿轮传动系统容易出现疲劳断裂现象。
2. 轴承故障：风力发电机组齿轮箱中的轴承承受着来自齿轮转动的巨大压力，长期运行容易导致轴承损坏，出现卡滞、摩擦、过热等故障。
3. 润滑系统故障：风力发电机组齿轮箱的润滑系统对齿轮传动系统的润滑起着至关重要的作用，一旦润滑不良或润滑系统故障，会导致齿轮箱温升过高、润滑油泄漏等严重后果。
4. 联轴器故障：联轴器作为齿轮箱和发电机之间的连接部件，承载着转矩传递和角位移补偿的功能，一旦联轴器出现故障会导致齿轮箱无法正常传动，严重影响风力发电机组的发电效率。
1. 振动测试法：通过振动传感器监测齿轮箱的振动情况，如果出现异常振动，往往是齿轮箱内部故障的信号。
3. 润滑油分析法：定期对齿轮箱内的润滑油进行取样分析，检测润滑油的品质和磨损颗粒的含量，可以判断齿轮箱内部是否存在异常磨损和故障。
4. 热像测试法：利用热像仪测试齿轮箱的温升情况，异常的温升往往与齿轮箱内部的故障有关。
5. 拆解检查法：定期对齿轮箱进行拆解检查，检查齿轮、轴承、联轴器等关键部件的磨损情况，及时发现并处理问题部件。
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解风力发电机组是利用风能转化为电能的设备，其中齿轮箱是发电机组中重要的传动部件。
齿轮箱负责将风力转换为旋转力，并将其传递给发电机，使发电机能够产生电能。
然而，由于长时间的运转以及风力的影响，齿轮箱存在着一定的故障风险。
因此，了解齿轮箱的故障原因、分析方法以及检修技巧对于保障风力发电机组的正常运行非常重要。
齿轮箱故障的分析可以从以下几个方面展开：1.齿轮箱噪音异常：齿轮箱在运行时会产生一定的噪音，但如果噪音异常变大或频率异常变化，则可能是齿轮磨损或断齿的表现。
此时可以通过检查齿轮箱中的润滑油是否正常，通过观察润滑油中是否有金属颗粒，来判断齿轮是否磨损严重。
2.齿轮箱温升过高：齿轮箱在运行时会产生一定的热量，但如果温升过高，则可能是因为油温过高或润滑不良，导致齿轮磨损加剧。
此时可以通过检查润滑系统是否正常工作，及时更换润滑油并增加润滑剂的供给，以降低齿轮箱的温升。
3.齿轮箱振动异常：齿轮箱在运行时会产生一定的振动，但如果振动异常明显，则可能是因为齿轮箱本身结构松动或齿轮配合不良，导致振动加剧。
此时可以通过检查齿轮箱的固定结构是否稳固，及时修复松动的部件，并进行齿轮的重新配合。
4.齿轮箱漏油：齿轮箱在运行时会消耗一定的润滑油，但如果漏油现象明显或周期过短，则可能是油封密封不良或油封磨损导致的。
此时可以通过检查油封是否正常工作，并及时更换磨损严重的油封。
针对齿轮箱故障的检修，可以按照以下步骤进行：1.停机检查：当发现齿轮箱存在异常故障时，首先应该停止风力发电机组的运行，以免故障进一步恶化。
2.润滑油更换：检查润滑油的油质和量，如有必要可以进行润滑油更换。
同时，检查润滑系统是否正常工作，确保润滑油的供给正常。
3.齿轮箱分解：将齿轮箱的外壳拆除，仔细检查各个部件的磨损情况和结构是否松动。
对于严重磨损或断齿的齿轮，应及时更换。
4.润滑系统维护：对润滑系统进行维护，包括检查和更换润滑油、清洗油路、更换油封等。
采用齿轮传动的风力发电机组中，齿轮箱是主动力轴系重要的机械部件，其功用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，远达不到发电机发电的要求，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现。
由于机组受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。
例如对构件材料的要求，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性，保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击，保证充分润滑条件，等等。
对冬夏温差巨大的地区，还要设置监控点，配置合适的加热和冷却装置。
对齿轮箱的性能、制造精度、装配和试验提出了一系列近乎苛刻的要求。
1.齿轮箱在风电机组中的布置形式风力发电机组轴系最为常见的布置形式如图1所示，与风轮连接的大轴支撑在两个单独设置的轴承上，其末端通过涨紧套与齿轮箱相连。
齿轮箱的支架安装在机舱底盘上，而齿轮箱的高速轴则用柔性联轴节与发电机相连。
这就是所谓的“一字型”布置。
风轮的异常载荷通常由两个大轴轴承承受，齿轮箱受到影响较少，各个主要部件间隔较大，便于安装和维修，只是机舱轴向尺寸较长。
但也有的观点认为大轴的图1. 常见的风力发电机组布置形式：大轴独立支撑，末端与齿轮箱连接如果省去一个大轴的支撑轴承，使大轴末端直接与齿轮箱输入轴相连，则变为图20-2所示的结构，在这种情况下，虽然能缩短轴向尺寸，但对齿轮箱不利，必须采取措施加强其支撑刚性，同时要尽可能消除风轮通过大轴对齿轮箱施加异常负荷的影响。
图20-2 大轴一端支撑在轴承上另一端直接与齿轮箱连接的结构有时为了缩短机舱长度尺寸而将发电机反向布置，发电机骑在大轴箱上，这时齿轮箱的输入和输出轴处于同一侧，齿轮箱设计成“ U ”型，大轴箱与主支架做成一体，具有足够的支撑刚性，机舱内各部分重量的集中度较好（见图20-3）。
图20-3 齿轮箱“ U ”型布置形式为了进一步减小机舱体积，也可以省去大轴，如图20-4所示，将齿轮箱输入轴和风轮轮毂过渡法兰直接连接，过渡法兰用一个特殊的轴承支撑。
图20-5 齿轮箱直接与风轮法兰连接的结构更为紧凑的，将齿轮箱与机舱主支架做成一体，齿轮箱低速级的行星架直接与轮毂联接，使传动线路最短，增加了机组结构刚性，只是主机架和齿轮箱制造难度加大。
（见图20-6）。
图20-6 齿轮箱与机舱主支架一体化设计的布置形式第二节齿轮箱设计作为风力发电机组主传动关键部件，齿轮箱位于风轮和发电机之间传递动力提高转速，是一种在无规律变向载荷和瞬间强冲击载荷作用下工作的重载齿轮传动装置。
特别需要指出的是，在狭小的机舱空间内减小部件的外形尺寸和减轻重量十分重要，因此齿轮箱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，同时要考虑便于维护的要求。
根据机组提供的参数，采用CAD优化设计，排定最佳传动方案，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，配备完整充分的润滑、冷却系统和监控装置，等等，是设计齿轮箱的必要前提条件。
受风轮转速的限制，齿轮箱输入额定转速一般在20 r/min 左右，而发电机额定转速通常为1，000 – 1，500 r/min ，故齿轮箱的增速比在50 – 100 左右。
300kW – 2，000kW风电机组齿轮箱，为了使结构紧凑，常常采用行星齿轮传动或行星与平行轴齿轮组合传动。
图20－7 一级行星两级平行轴齿轮传动的风电增速箱常见的兆瓦级风力发电机组增速箱如图20－7 所示，由一级行星齿轮和两级平行轴齿轮传动组成，是一种典型的传动装置。
齿轮箱利用其前箱盖上的两个突缘孔内的弹性套支撑在支架上。
齿轮箱低速级的行星架通过涨紧套与机组的大轴连接，三个一组的行星轮将动力传至太阳轮，再通过内齿联轴节传至位于后箱体内的第一级平行轴齿轮，再经过第二级平行轴齿轮传至高速级的输出轴，通过柔性联轴节与发电机相联。
齿轮箱输出轴端装有制动法兰供安装系统制动器用。
此外，为了保护齿轮箱免受极端负荷的破坏，中间传动轴上还装有安全保护装置。
一、设计要求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。
为此要建立整个机组的动态仿真模型，对启动、运行、空转、停机、正常启动和紧急制动等各种工况进行模拟，针对不同的机型得出相应的动态功率曲线，利用专用的设计软件进行分析计算，求出零部件的设计载荷，并以此为依据，对齿轮箱主要零部件作强度计算。
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，也可以按照有关标准计算确定。
国际上通行的标准和《风力机组认证规范》有相应的章节给出载荷谱计算公式，对风力发电机组气动载荷谱分析计算作了详尽的讲解。
这些资料都可用作设计计算的参考。
我国于2003年9月颁布了GB/T 19073-2003 《风力发电机组齿轮箱》标准，规定了风轮扫掠面积大于或等于40 m2的风力发电机组增速齿轮箱的技术要求、试验方法、检验规定和标志、包装、运输、贮存等要求。
国际标准化组织颁布相应的国际标准ISO 81400- 4：2005 ，基本上等同于美国风能协会（AWEA）和美国齿轮协会（AGMA）制订的美国国家标准ANSI/AGMA/AWEA6006-A03 “Standard for Design and Specification of Gearbox for WindTurbines”，对40kW – 2 MW 的风力发电机组增速齿轮箱的设计制造和应用作了具体的规定。
德国劳氏船级社的风力发电机组认证规范中也对齿轮箱的校核要求作了详细规定。
按照GB/T 19073-2003，对于齿轮箱的使用系数（即动载荷放大因子）推荐如下: 给定载荷谱计算时，通常先确定等效载荷，齿轮箱使用系数KA＝1；无法得到载荷谱时，则采用经验数据，对于三叶片风力发电机组取KA=1.3。
风力发电机组增速箱的主要承载零件是齿轮，其轮齿的失效形式主要是轮齿折断和齿面点蚀、剥落等。
各种标准和规范都要求对齿轮的承载能力进行分析计算，常用的标准是GB/T3480或DIN3990（等效采用ISO6336）中规定的齿根弯曲疲劳和齿面接触疲劳校核计算，对轮齿进行极限状态分析。
齿轮传动设计参数的选择：1. 齿形角α（分度圆压力角）的选择齿轮的标准齿形角为20°。
为了提高强度，有时也采用大齿形角（如23°、25°、28°等），使轮齿的齿厚及节点处的齿廓曲率半径增大，从而提高承载能力，但会增大轴承上的负荷。
采用小齿形角（小于20°）时，可使避免根切的最少齿数增多，加大了重合度，从而降低噪声和动载荷，但会减小轮齿的强度。
根据实践经验，如果没有特别要求，建议采用20°标准齿形角。
2.模数m的选择在满足轮齿弯曲强度的条件下，选用较小的模数可以增大齿轮副的重合度，减小滑动率，也可以减小齿轮切削量，降低制造成本。
但随之而来的因制造和安装的质量问题会增大轮齿折断的危险性，实际使用常常选用较大模数。
模数的选择应符合GB/T1357的规定或按照经验数据，取m =（0.015～0.02）a 。
齿轮的基本齿廓应符合GB/T1356 的规定。
a 是齿轮传动的中心距。
3.齿数z受齿轮根切的限制，小齿轮有最少齿数的要求。
对于尺寸一定的齿轮，齿数增加和模数减小可明显提高传动质量，故在满足轮齿弯曲强度的条件下，应尽量选用较多齿数。
4.螺旋角ββ角太小，将失去斜齿轮的优点；取大值，可增大重合度，使传动平稳性提高，但会引起很大的轴向力，一般取β=8°～15°。
人字齿轮可取大一些，例如取β=25°～40°。
对于普通圆柱齿轮传动，低速级转速低扭矩大，可采用直齿轮；中间级通常取β=8°～12°；高速级为减小噪音，可取较大的β角，如10°～15°。
5.齿宽b 齿宽是决定齿轮承载能力的主要尺寸之一，但齿宽越大，载荷沿齿宽分布不均的现象越严重。
齿轮应给定一个最小齿宽bmin，以保证齿轮足够的刚度。
一般取bmin=6 ～8m。
采用行星轮系传动时，为了提高传动装置的承载能力和减小尺寸和重量，往往对称布置多个行星轮，在设计时需要解决一些特殊问题，以满足正确啮合的要求。
例如在确定行星轮系的齿数时，要考虑以下几个条件：1.传动比条件所设计的行星轮系必须能实现给定的传动比，各种类型行星轮系的传动比与齿数的关系可从机械设计手册中查到。
2.邻接条件使相邻两个行星轮的齿顶不相互干涉，保证其齿顶之间在连心线上至少有半个模数的空隙。
3.同心条件由中心轮和行星轮组成的所有齿轮副的实际中心距必须相等。
4.装配条件在行星轮系中，几个行星轮能对称装入并保证与中心轮正确啮合应具备的齿数关系。
主要尺寸的初步确定：齿轮增速箱的主要尺寸可按下列方法之一初步确定。
1）参照已有的工作条件相同或类似的传动，用类比方法初步确定主要尺寸。
2）根据增速箱在机舱上的安装和布置要求，例如中心距、高度及外廓尺寸要求，定出主要尺寸。
3）根据计算机程序分析计算结果确定主要尺寸。
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，反复对比，在满足各种限制条件下求得最优设计方案。
二、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。
齿轮传动的效率可按下列公式计算：η＝η1η2η3η4式中η1——齿轮啮合摩擦损失的效率；η2——轴承摩擦损失的效率；η3——润滑油飞溅和搅油损失的效率；η4——其他摩擦损失的效率。
对于行星轮系齿轮机构，计算效率时还应考虑对应于均载机构的摩檫损失。
行星齿轮轮系的效率可通用一般机械设计手册推荐的公式进行计算。
其方法主要有啮合功率法和力偏移法两种。
啮合功率法通过转化机构（定轴轮系）的机械效率来求出行星轮系的机械效率，虽然是一种近似算法，但由于方便计算和理解，故常用此法进行设计计算。
力偏移法有较高的精度，但计算繁杂，一般少用。
风力发电齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率大于97%，是指在标准条件下应达到的指标。
对于采用滚动轴承支承且精确制造的闭式圆柱齿轮传动，每一级传动的效率可概略定为99%，一般情况下，风力发电机组齿轮箱的齿轮传动不超过三级。
值得指出的是，随着传递载荷的减小，效率会有所下降，这是因为整个齿轮箱的空载损失，即润滑油飞溅和搅动时的能量损失、轴承的摩擦以及密封等的损失，在传递功率变化时几乎是不变的。
