齒輪箱是在風力發(fā)電機組中應用很廣泛的一個重要的機械部件。其主要功用是將風輪在風力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其得到相應的轉(zhuǎn)速。
通常風輪的轉(zhuǎn)速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。
齒輪箱承受來自風輪的作用力和齒輪傳動時產(chǎn)生的反力，必須具有足夠的剛性去承受力和力矩的作用，防止變形，保證傳動質(zhì)量。齒輪箱箱體的設(shè)計應按照風電機組動力傳動的布局安排、加工和裝配條件、便于檢查和維護等要求來進行。隨著齒輪箱行業(yè)的不斷飛速發(fā)展，越來越多的行業(yè)和不同的企業(yè)都運用到了齒輪箱，也有越來越多的企業(yè)在齒輪箱行業(yè)內(nèi)發(fā)展壯大。
齒輪箱根據(jù)單元結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計原理，大大的減少了零部件種類，適合大規(guī)模生產(chǎn)及靈活多變的選型。減速器螺旋錐齒輪、斜齒輪均采用合金鋼滲碳淬火，齒面硬度高達60±2HRC，齒面磨削精度高達5－6級。
傳動部位軸承均選用國內(nèi)*軸承或進口軸承，密封件選用骨架油封；吸音箱體結(jié)構(gòu)、較大的箱體表面積和大風扇；使整機的溫升、噪音降低，運轉(zhuǎn)的可靠性得到提高，傳遞功率增大。可實現(xiàn)平行軸、直交軸、立式、臥式通用箱體，輸入方式有電機聯(lián)接法蘭、軸輸入；輸出軸可直角或水平輸出，備有實心軸和空心軸、法蘭盤
[滲碳淬火] 滲碳淬火
式輸出軸。使齒輪箱滿足狹小空間的安裝要求，也可按客戶需求供貨。其體積比軟齒減速箱小1/2，重量減輕一半，使用壽命提高3~4倍，承載能力提高8~10倍。廣泛應用于印刷包裝機械、立體車庫設(shè)備、環(huán)保機械、輸送設(shè)備、化工設(shè)備、冶金礦山設(shè)備、鋼鐵電力設(shè)備、攪拌設(shè)備、筑路機械、制糖工業(yè)、風力發(fā)電、扶梯電梯驅(qū)動、船舶領(lǐng)域、輕工領(lǐng)域、造紙領(lǐng)域、冶金行業(yè)、污水處理、建材行業(yè)、起重機械、輸送線、流水線等大功率，大速比，高扭矩的場合。具有良好性價比、有利于國產(chǎn)化設(shè)備的配套。
齒輪箱有如下的作用：
1、加速減速,就是常說的變速齒輪箱。
2、改變傳動方向，例如我們用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉(zhuǎn)動軸。
3、改變轉(zhuǎn)動力矩。同等功率條件下，速度轉(zhuǎn)的越快的齒輪,軸所受的力矩越小，反之越大。
4、離合功能：我們可以通過分開兩個原本嚙合的齒輪,達到把發(fā)動機與負載分開的目的。比如剎車離合器等。
5、分配動力。例如我們可以用一臺發(fā)動機，通過齒輪箱主軸帶動多個從軸，從而實現(xiàn)一臺發(fā)動機帶動多個負載的功能。
與其它工業(yè)齒輪箱相比，由于風電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米高的狹小機艙內(nèi)，其本身的體積和重量對機艙、塔架、基礎(chǔ)、機組風載、安裝維修費用等都有重要影響，因此，減小外形尺寸和減輕重量顯得尤為重要。同時，由于維修不便、維修成本高，通常要求齒輪箱的設(shè)計壽命為20年，對可靠性的要求也極其苛刻。由于尺寸和重量與可靠性往往是一對不可調(diào)和的矛盾，因此風電齒輪箱的設(shè)計制造往往陷入兩難的境地。總體設(shè)計階段應在滿足可靠性和工作壽命要求的前提下，以小體積、小重量為目標進行傳動方案的比較和優(yōu)化；結(jié)構(gòu)設(shè)計應以滿足傳遞功率和空間限制為前提，盡量考慮結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便；在制造過程的每一個環(huán)節(jié)應確保產(chǎn)品質(zhì)量；在運行中應對齒輪箱運行狀態(tài)（軸承溫度、振動、油液溫度及品質(zhì)變化等）進行實時監(jiān)測并按規(guī)范進行日常維護。
由于葉尖線速度不能過高，因此隨著單機容量的增大，齒輪箱的額定輸入轉(zhuǎn)速逐漸降低，兆瓦以上級機組的額定轉(zhuǎn)速一般不超過20r/min。另一方面，發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速一般為1500或1800r/min，因此大型風電增速齒輪箱的速比一般在75～100左右。為了減小齒輪箱的體積，500kw以上的風電增速箱通常采用功率分流的行星傳動；500kw～1000kw常見結(jié)構(gòu)有2級平行軸+1級行星和1級平行軸+2級行星傳動兩種形式；兆瓦級齒輪箱多采用2級平行軸+1級行星傳動的結(jié)構(gòu)。由于行星傳動結(jié)構(gòu)相對復雜，而且大型內(nèi)齒圈加工困難，成本較高，即使采用2級行星傳動，也以NW傳動形式為常見。
風電齒輪箱的外齒輪一般采用滲碳淬火磨齒工藝。高精度數(shù)控成型磨齒機的大量引進，使
[高精度數(shù)控成型磨齒機] 高精度數(shù)控成型磨齒機
我國外齒輪精加工水平與國外沒有太大的差距，達到19073標準和6006標準規(guī)定的5級精度技術(shù)上沒有困難。但我國在熱處理變形控制、有效層深控制、齒面磨削回火控制、輪齒修形工藝等方面與*技術(shù)仍有差距。
由于風電齒輪箱齒圈尺寸大、加工精度要求高，我國的內(nèi)齒圈制造技術(shù)與*水平相比差距較大，主要體現(xiàn)在斜齒內(nèi)齒輪的制齒加工、熱處理變形控制等方面。
箱體、行星架、輸入軸等結(jié)構(gòu)件的加工精度對齒輪傳動的嚙合質(zhì)量和軸承壽命等都有十分重要的影響，裝配質(zhì)量的好壞也決定了風電齒輪箱壽命的長短和可靠性的高低。我國在結(jié)構(gòu)件的加工和裝配精度等方面從重要性認識到裝備水平都與*水平有一定差距。高品質(zhì)、高可靠性風電齒輪箱的獲得，除了*的設(shè)計技術(shù)和必要的制造裝備支撐外，離不開制造過程每一個環(huán)節(jié)的嚴格質(zhì)量控制。6006標準對齒輪箱的質(zhì)量保證進行了嚴格詳細的規(guī)定。
常用的齒輪箱潤滑方式有齒輪油潤滑，半流體潤滑脂潤滑，固體潤滑劑潤滑幾種方式。對于密封比較好，轉(zhuǎn)速較高，負荷大，封閉性能好的可以使用齒輪油潤滑；對于密封性不好，轉(zhuǎn)速較低的可以使用半流體潤滑脂潤滑；對于禁油場合或高溫場合可以使用二硫化鉬超微粉潤滑。
齒輪箱的潤滑系統(tǒng)對齒輪箱的正常工作具有十分重要的意義，大型風力發(fā)電齒輪箱必須配備可靠的強制潤滑系統(tǒng)，對齒輪嚙合區(qū)、軸承等進行噴油潤滑。在齒輪箱失效的原因中，潤滑不足占去了一大半。潤滑油溫度關(guān)系到部件疲勞和整個系統(tǒng)的壽命。—般來說齒輪箱正常工作時的高油溫不應超過80℃，不同軸承間的溫差不應超過15℃。當油溫高于65℃時，冷卻系統(tǒng)開始工作；當油溫低于10℃啟動時，應首先將潤滑油加熱到預定溫度后再開機。
在夏季，由于風電機組長時間處于滿發(fā)狀態(tài)，加上高空陽光直射等，油品的運行溫度上升超過設(shè)定值；而在東北嚴寒地區(qū)冬季使用時，低溫度經(jīng)常達到一30℃以下，潤滑管路中潤滑油流動不暢，齒輪、軸承潤滑不充分，造成齒輪箱高溫停機，齒面、軸承磨損，另外溫度低也會使齒輪箱油粘度增加，油泵啟動時負載較重，油泵電機過載。
齒輪箱潤滑油都有工作的佳溫度范圍，建議給齒輪箱潤滑系統(tǒng)上設(shè)計一個潤滑油熱管理系統(tǒng)：當溫度超過一定值時冷卻系統(tǒng)開始工作，當溫度低于一定值時加熱系統(tǒng)開始工作，始終把溫度控制在佳范圍內(nèi)。另外，提高潤滑油的質(zhì)量也是潤滑系統(tǒng)必須考慮的重要方面，潤滑劑產(chǎn)品必須具有*的低溫流動性和高溫穩(wěn)定性，要加強對高性能潤滑油的研究 。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，風電齒輪箱故障仍約有50%的故障與軸承的選型、制造、潤滑或使用有關(guān)。目前，由于技術(shù)條件落后等原因，國內(nèi)兆瓦級以上機組的核心部件如電機、齒輪箱、葉片、電控設(shè)備和偏航系統(tǒng)等，很多都依靠進口，而應用于這些大型風電機組中的齒輪箱軸承、偏航軸承、變槳軸承及主軸軸承更是*依靠進口。因此，較為的軸承壽命計算方法對風電齒輪箱的設(shè)計顯得尤為重要。
[風電齒輪箱] 風電齒輪箱
由于對軸承要求的高可靠性，通常軸承的使用壽命應不小于13萬小時。而由于影響軸承疲勞壽命的因素太多，軸承疲勞壽命理論還仍需不斷完善，國內(nèi)外軸承壽命理論并沒有一個統(tǒng)一的，為所有行業(yè)所接受的計算方法。
軸承的運行溫度、潤滑油的黏度和清潔度及轉(zhuǎn)速等因素對軸承壽命有很大影響，運行狀態(tài)變差（溫度上升、轉(zhuǎn)速降低、污染物增多）時，軸承壽命可能大幅度降低。對影響風電齒輪箱軸承壽命的各種因素進行深入分析，研究出較為的軸承壽命計算方法是國內(nèi)軸承行業(yè)乃至風電行業(yè)的重中之重 。
1.加速減速,就是常說的變速齒輪箱.
2.改變傳動方向,例如我們用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉(zhuǎn)動軸.
3.改變轉(zhuǎn)動力矩.同等功率條件下,速度轉(zhuǎn)的越快的齒輪,軸所受的力矩越小,反之越大.
4.離合功能: 我們可以通過分開兩個原本嚙合的齒輪,達到把發(fā)動機與負載分開的目的.比如剎車離合器等.
5.分配動力.例如我們可以用一臺發(fā)動機,通過齒輪箱主軸帶動多個從軸,從而實現(xiàn)一臺發(fā)動機帶動多個負載的功能.
齒輪箱是機械傳動中廣泛應用的重要部件，一對齒輪嚙合時，由于不可避免地存在著齒距、齒形等誤差，在運轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生嚙合沖擊而發(fā)生與齒輪嚙合頻率相對應的噪聲，齒面之間由于相對滑動也發(fā)生摩擦噪聲。由于齒輪是齒輪箱傳動中的*件，降低齒輪噪聲對控制齒輪箱噪聲十分必要。一般來說，齒輪系統(tǒng)噪聲發(fā)生的原因主要有以下幾個方面：
1.齒輪設(shè)計方面。 參數(shù)選擇不當，重合度過小，齒廓修形不當或沒有修形，齒輪箱結(jié)構(gòu)不合理等。齒輪加工方面 基節(jié)誤差和齒形誤差過大，齒側(cè)間隙過大，表面粗糙度過大等。
2. 齒輪系及齒輪箱方面。裝配偏心，接觸精度低，軸的平行度差，軸，軸承、支承的剛度不足，軸承的回轉(zhuǎn)精度不高及間隙不當?shù)取?BR>3. 其他方面輸入扭矩。負載扭矩的波動，軸系的扭振，電動機及其它傳動副的平衡情況等。
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