重齿风电齿轮箱知识ppt课件

通常也叫半直驱齿轮箱，半直驱是兼顾有直驱和双馈风电机的特点。与双馈
机型比，半直驱的齿轮箱的传动比低；与直驱机型比，半直驱的发电机转速
高。这个特点决定了半直驱一方面能够提高齿轮箱的可靠性与使用寿命，同
时相对直驱发电机而言，能够兼顾对应的发电机设计，改善大功率直驱发电
机设计与制造条件。
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行星轮系相对平行轴系的优点：结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、噪音小等； 行星轮系相对平行轴系的缺点：结构复杂、加工要求高、装配要求高等。
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风电齿轮箱介绍
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一级行星两级平行结构
该种结构主要用于2MW以及2MW以下功率的风电齿轮箱，用一组 平行级代替行星级，可靠性高，但体积与重量大
风电齿轮箱介绍
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紧凑型齿轮箱
半直驱齿轮箱的一个发展趋势，这种半直驱齿轮箱与电机设计成一体，以降低 齿轮箱重量，但对于齿轮箱的设计要求提高。
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风电齿轮箱介绍
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齿轮箱与主轴联接方式
收缩盘联接
一般用于3MW以下机型 无法满足更大功率机型的需求
法兰联接 可用于更大功率机型
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风电齿轮箱介绍
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齿轮箱铭牌
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风电齿轮箱介绍
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行星级
某1.5MW齿轮箱装配图
高速级
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风电齿轮箱介绍
中间级
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风电齿轮箱结构详细描述
行星级
收缩盘
扭力臂 喷油环
行星架
行星架叶片 侧轴承 行星架透盖

齿轮的名称 1、内齿轮 2、行星轮 3、太阳轮
4、花键轴齿轮 5、中间齿轮
6、输出轴齿轮 7、油泵齿轮
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮的材料 1、42CrMoA 2、17CrNiMo6 3、20C箱的齿轮基础
齿轮材料的合理选择 ●机械性能 强度、硬度、塑性、韧性等 ●工艺性能 锻造、切削加工、热处理等 ●经济性能 费用
风电齿轮箱轴承主要类型 满圆柱滚子轴承； 圆柱滚子轴承； 调心滚子轴承； 圆锥滚子轴承； 四点接触球轴承；
一、齿轮箱基本认识
3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型 圆柱滚子轴承：
一、齿轮箱基本认识
3、风电齿轮箱的轴承
轴承选用准则： 风力发电机组振动大，对轴承的安装有严格的工业标准规定。
振动会传到轴承滚道内产生磨损毛刺，破坏轴承滚道的润滑，造成 轴承失效。由于不同材料之间不易产生磨损破坏，箱体采用了球墨 铸铁，利用球墨铸铁较高的韧性、塑性、低温抗冲击值减少对轴承 的有害影响，我们根据轴承的动静负荷的计算方法，按照风电发电 机组对轴承寿命的要求，对轴承寿命进行校核计算。
4）两级行星 目前我公司有的型号： FLW3000J FLW3000C
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
5）renk 目前我公司有的型号： FLA800 FLC750
该结构常见于Renk系列， 重点在于齿圈输入，行星 轮轴通过轴承连接到箱体 上，该结构的好处就是行 星齿轮上轴承外圈与箱体 连接，改进了轴承工作环 境，增加了轴承的使用寿 命；但不足是该结构加工 精度和装配要求高
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮失效的主要形式： 1、断裂：偏载、过载、严重冲击；热处理 2、点蚀：表面裂纹扩张、磨粒、剥落 3、胶合：局部升温+重载、润滑不够、油变质 4、塑性变形：重载、热处理。 5、磨损：金属微粒、灰尘、润滑

特点
工作原理
风机齿轮箱的工作原理是将风力通过风轮叶片转化为扭矩，再通过齿轮箱内部的齿轮传动系统将扭矩传递给发电机或其他机械装置，从而将风能转化为机械能。
齿轮传动系统
齿轮传动系统是风机齿轮箱的核心部分，包括行星齿轮、主轴齿轮和轴承等部件，通过这些部件的相互配合，实现扭矩的传递和转换。
水平轴风机齿轮箱是常见的一种类型，其风轮叶片与地面平行，转速相对较低，适用于中低风速地区。
确保工作区域安全，准备好所需的工具和材料，如螺丝刀、扳手、润滑油等。
准备工作
检查风机齿轮箱的基础是否平整、牢固，确保符合安装要求。
基础检查
按照说明书逐步组装风机齿轮箱的各个部件，确保每个部件都正确安装。
部件组装
将风机齿轮箱与风机的其他部分连接并固定，确保连接牢固、稳定。
连接与固定
始终遵循安全操作规程，确保工作人员的安全。
持续增长的市场需求
01
随着全球能源结构的转型和可再生能源的发展，风力发电行业将继续保持快速增长。作为风力发电机组的核心部件，风机齿轮箱的市场需求也将持续增长。
竞争格局的变化
02
随着技术的不断进步和市场需求的增长，风机齿轮箱行业的竞争格局将发生变化。具备技术创新能力和规模优势的企业将在竞争中占据优势地位。
定期向箱体内注入润滑油，保证齿轮和轴承的正常运转。
润滑油注入装置
03
CHAPTER
风机齿轮箱的维护与保养
检查风机齿轮箱的外观，确保没有异常的噪音、振动或泄漏。
每日检查
油位检查
清洁与紧固
确保油位在正常范围内，不足时及时补充。
定期清洁风机齿轮箱表面，并检查紧固件是否松动。
03
02
01
根据设备要求，定期更换润滑油。

风电齿轮箱常见问题
一、齿轮箱出现异响； 二、齿轮油温度过高； 三、高速轴轴承温度高； 四、润滑系统问题； 五、齿轮齿面常见问题说明； 六、螺柱断裂问题； 七、高速轴串动； 八、油位计报警； 九、漏油问题；
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一、齿轮箱异响
齿轮箱异响现象及原因：
（1）齿轮齿面上有磕碰伤造成响声； （2）齿轮自身周节误差过大造成的异响； （3）摩擦干涉产生的异响； （4）轴承自身问题造成的异响； （5）长期停放齿面锈蚀造成的异响； （6）非齿轮箱自身原因的异响；
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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。
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三、高速轴轴承温度过高
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一、齿轮箱异响
（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年集宁锋电总装厂及2010年国电保定总装厂。 （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。

FL800A FL850 FL1000D FL1250 FL1500A FL2000D FL2000H FL2000B FL2000S FL2000T
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 该结构同一级行星二级 平行结构都是较常见风 电齿轮箱结构形式。该 结构用一组平行齿轮代 替一组行星传动，从而 降低了行星齿轮及轴承 的失效风险，增强了齿 轮箱整体的可靠性；不 足之处在于增加体积与 重量。

滚动轴承装配时，游隙不能太大，也不能太小。游隙太大，会造成同时承受载荷的滚动体 数量减少，单个滚动体的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，减少使用寿命；游隙太小， 会使摩擦力增大，产生的热量增加，加剧磨损，同样能使轴承的使用寿命减少。
一、齿轮箱基本认识
4、风电齿轮箱的润滑
1.原理图：
排气口 5#管 OUT1 单 向 阀 1 OUT3 单 向 阀 单 向 阀
0.17~0.23
0.4
0.17~0.37
0.4-0.6
0.90~1.20
1.5-1.8
1.10~1.40
1.4-1.7
0.25-0.35
0.20~0.30
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮的特性： 2、机械性能： 风力发电机组齿轮受风力负荷，此负荷变化极大，因此，齿轮采用 抗低温冲击，韧性高的渗碳淬火材料。内齿圈根据设计载荷分别采 用软齿面（调质）中硬齿面（调质+表面氮化）硬齿面（渗碳淬火）， 精度为6GB10095。其他所有齿轮均为渗碳淬火硬齿面齿轮，渗碳淬 火后磨齿，齿面硬度为60±2HRC，精度5-6 GB10095。 根据等强度原则使各级传动中的承载能力大致相等，齿轮几何尺寸计 算按照GB1356进行计算。齿轮接触疲劳强度，弯曲疲劳强度按照 GB3480渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法进行计算。

关重要的部分之一，它负责将风轮的旋转速度转换为 发电机所需的适当速度。它的设计和性能对整个风电场的稳定运行至关重要。
UP1.5MW风电机组概述
UP1.5MW风电机组是一种常见且效率高的风能转换系统。它具有可靠的性能和成本效益，适用于各种气候条 件下的风电场。
《风电场课件》up1.5mw 齿轮箱部分
本课件将介绍风电场的组成部分，着重讲解了UP1.5MW齿轮箱的作用、重要 性以及工作原理。同样也探讨了齿轮箱的润滑系统、故障诊断和维护保养等 方面。
了解风电机组的组成部分
风电机组由多个关键部件组成，包括风轮、变频器、变桨系统和发电机等。每个部件在风电场中发挥着重要的 作用。
风能通过风轮转动，驱动齿轮箱的转动。风轮受到风的推动，转动时产生机械能，将其传递给齿轮箱，从而实 现发电机的运转。
齿轮箱的传动轴和联轴器
齿轮箱通过传动轴和联轴器与发电机相连接。传动轴将齿轮箱的动力传递给发电机，联轴器则确保传动过程的 平稳和可靠。
UP1.5MW齿轮箱的位置及构成
UP1.5MW齿轮箱位于风电机组的机械部分，通常位于塔底的机舱内。它由齿 轮、轴承和润滑系统等组件构成。
UP1.5MW齿轮箱的工作原理
UP1.5MW齿轮箱通过齿轮传动，将来自风轮的旋转力转换为发电机所需的转速和扭矩。这种机械转换是实现 风能发电的核心机制。
风能驱动齿轮箱的转动

行星轮系介绍
该种结构主要用于 2MW 以及 2MW 以下功率的风电齿 轮箱，用一组平行级代替行星级，可靠性高，但体积与 重量大
一级行星两级平行结构
该种结构主要用于 2.5MW 以上功率的齿轮箱，承载能力 强，体积小，重量轻，直径小但横向长。 部分 2MW 以下齿轮箱也采用了该种结构
两级行星一级平行结构

润滑油主要技术指标
风电齿轮箱润滑油常规检测项目

外观、粘度、总酸值、水份、金属元素分析、 PQ 磨损指数、磨粒铁谱分析、清洁度等。

目前风电行业推荐的润滑油更换周期是三年。
润滑油清洁度

依据 ISO4406 标准，对风电齿轮箱润滑油进 行检测，检测有在线检测和离线检测两种方式， 采集油样点为过滤器之前（此时的油样为油池 油样）。风电齿轮箱润滑油清洁度要求：至少 为 ISO 4406 15/12 ，具体指标见下图。
下图中与润滑油清洁度等级对应的数字为每毫升油液中所含的颗粒数（上 限）。
内窥检查结构

一级行星两级平行级 a 、扭力臂 b 、箱体
扭力臂
主要观察行星级，包括齿圈，行星轮，太阳轮以及行星 轮轴承
齿轮箱铭牌


6 、重量 ------------- 一般指齿轮箱出厂前的重量，不含润滑油， 可能含收缩盘（如果发货时不含收缩盘，显示的重量则不含 收缩盘）； 7 、润滑油型号 --- 推荐的润滑油牌号，只有设计认可的润滑 油才允许使用；同时，也是齿轮箱出厂前试验所用的润滑油 牌号，更换其他允许的润滑油须经过一系列清洗； 8 、润滑油量 ------ 齿轮箱设计的润滑油量，能够满足齿轮箱 正常运行。 9 、序列号 ---------- 齿轮箱唯一的编号，通过编号可以查到齿 轮箱制造过程的数据； 10 、生产日期 ----- 齿轮箱的制造日期

3.1.4 润滑与冷却系统的工作过程
齿轮油温度范围-15ºC至 45ºC之间状态一：
刚开机油温较低的时候
齿轮油的温度较低，所 以齿轮油的黏度大，造成系 统内压力升高。如果此时系 统内压力高于10bar，那么 齿轮油通过溢流阀（安全阀） 直接流回齿轮箱，加速齿轮 油的循环，使油温迅速升高， 降低系统的压力。此时的回 路如左图红线所示。
齿轮箱
低转速 叶轮
将低转速的动能转化 为高转速的动能
齿轮箱
需要高转速 发电机
1. SL1500风电机组齿轮箱的概况 2. SL1500风电机组齿轮箱的结构原理 3. SL1500风电机组齿轮箱的附件
一. 齿轮箱的概况
1. 安装于主机架内 2. 位于机舱中部偏叶轮部分 3. 齿轮箱的重量约占机舱重量的1/2 后端通过联轴器 与发电机相连
4. 轮系中均匀分布的几个行星轮共同承受载荷，行星轮公 转产生的离心惯性力与齿廓啮合处的径向力相平衡，使 受力状况较好，效率较高。
5. 传动比的合理分配。SL1500风机各级传动比在3--5之间。
2.4.1 齿轮箱齿面点蚀
轮齿受力后，齿面接触处将产生循环变化的接触应力， 在接触应力反复作用下，轮齿表层或次表层出现不规则的 细线状疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展的结果，使齿面金属脱落 而形成麻点状凹坑，称为齿面疲劳点蚀，简称为点蚀。
压力继电器：是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元 件。当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号给系统。
溢流阀：一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用 和安全保护作用。泵单元中 3bar/10bar/0.2bar溢流阀，分别是在压 力大于3bar和10bar的时候打开。0.2bar溢流阀防止回流。

1.5MW齿轮箱的材料与制造工艺
01 材料
主要材料包括优质合金钢、不锈钢和铜等，根据 不同部位和功能选择合适的材料。
02 制造工艺
采用精密铸造、锻造、切削加工、热处理等工艺， 确保齿轮箱的制造精度和性能。
03 质量控制
制造过程中需进行严格的质量控制，确保每个环 节的工艺质量和产品的一致性。
1.5MW齿轮箱的性能参数与标准
海拔高度
考虑到海拔高度对空气密度和压力的影响，应选择适合高海拔地区 使用的齿轮箱型号。
风沙和盐雾环境
对于风沙和盐雾环境下的风场，应选择具有防沙和防盐雾功能的齿 轮箱型号，以确保其正常运转。
THANKS
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《风电场课件》 up1.5mw齿轮箱部
分
目录
• 齿轮箱概述 • 1.5MW齿轮箱详解 • 齿轮箱的维护与保养 • 齿轮箱的优化与改进 • 风电场中齿轮箱的选型与配置
01
齿轮箱概述
齿轮箱的定义与功能
定义
齿轮箱是一种将动力由输入轴传递到输出轴的机械设备， 通过多级齿轮的传动实现减速或增速的功能。
功能
每日检查油位、油温和油质，确保齿轮箱润滑正 01 常。
检查齿轮箱各部件是否有异常声音或振动，及时 02 发现并处理。
检查冷却系统是否正常工作，确保齿轮箱温度在 03 正常范围内。
定期保养与维修
01 定期更换润滑油，清洗油过滤器，保持油路畅通。
02 检查齿轮、轴承等关键部件的磨损情况，及时修 复或更换。
02
1.5MW齿轮箱详解
1.5MW齿轮箱的结构与设计
01 结构
1.5MW齿轮箱主要由输入轴、主齿轮、从齿轮、 轴承和箱体等部分组成。
02 设计理念

分析
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式）
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式） 该形式齿轮箱为最常见类型，扭转臂与风 力发电机底盘通过弹性支撑连接。该结构 紧凑、弹性支承使齿轮箱整体有一定柔性， 不足之处是行星轮轴上轴承要求高，容易 失效
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰 式）
风力发电机组齿轮箱结构形式比 较分析
风电齿轮箱模型计算分析
设计design
载荷谱load
功率流power
齿轮分析gear
轴承分析bear
系统变形system
主要评审内容
齿轮静强度 行星轮系均载分析 齿轮齿根弯曲疲劳强度校核 齿轮齿面接触 疲劳强度度校核 轴的静强度校核 轴的疲劳强度校核 轴承载荷及寿命校核 重要零部件有限元分析
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰 式） 该结构形式的齿轮箱与常用齿轮箱区别在 于齿轮箱前端盖与机组底盘连接形式，法 兰螺栓连接的方式与扭转臂连接方式相比， 刚度要高，柔性要差，但该结构可以减轻 底盘振动对齿轮箱内部轴承与齿轮啮合的 影响
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行 该结构常见于Renk系列，重点在于齿圈输 入，行星轮轴通过轴承连接到箱体上，该 结构的好处就是行星齿轮上轴承外圈与箱 体连接，改进了轴承工作环境，增加了轴 承的使用寿命；但不足是该结构加工精度 要求高。
一级行星两级平行
风电齿轮箱
• 一级行星两级平行 该结构同两级行星一级平行结构都是较常 见风电齿轮箱结构形式。该结构较两级行 星一级平行而言用一组平行齿轮代替一组 行星传动，从而降低了行星齿轮及轴承的 失效风险，增强了齿轮箱整体的可靠性； 不足之处在于增加体积与重量。