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风力发电机组齿轮箱详细内容介绍

2012-12-15 来源:中国风电材料设备网 浏览数:2212

    4.2. 齿轮和轴
  风力发电机组运转环境非常恶劣,受力情况复杂,要求所用的材料除了要满足机械强度条件外,还应满足极端温差条件下所具有的材料特性,如抗低温冷脆性、冷热温差影响下的尺寸稳定性等等。对齿轮和轴类零件而言,由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计,一般情况下不推荐采用装配式拼装结构或焊接结构,齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内,都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。当齿轮顶圆直径在2倍轴径以下时,由于齿轮与轴之间的连接所限,常制成轴齿轮的形式。   
  为了提高承载能力,齿轮一般都采用优质合金钢制造。外齿轮推荐采用20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6、17Cr2Ni2MoA 等材料。内齿圈按其结构要求,可采用42CrMoA、34Cr2Ni2MoA等材料,也可采用与外齿轮相同的材料。采用锻造方法制取毛坯,可获得良好的锻造组织纤维和相应的力学特征。合理的预热处理以及中间和最终热处理工艺,保证了材料的综合机械性能达到设计要求。
  4.3. 齿轮
  (1)、齿轮精度  齿轮箱内用作主传动的齿轮精度,外齿轮不低于5级GB/T10095,内齿轮不低于6级GB/T10095。选择齿轮精度时要综合考虑传动系统的实际需要,优秀的传动质量是靠传动装置各个组成部分零件的精度和内在质量来保证的,不能片面强调提高个别件的要求,使成本大幅度提高,却达不到预定的效果。

  (2)、 渗碳淬火    通常齿轮最终热处理的方法是渗碳淬火,齿表面硬度达到HRC60+/-2,同时规定随模数大小而变化的硬化层深度要求,具有良好的抗磨损接触强度,轮齿心部则具有相对较低的硬度和较好的韧性,能提高抗弯曲强度。
  (3)、齿形加工   为了减轻齿轮副啮合时的冲击,降低噪声,需要对齿轮的齿形齿向进行修形。在齿轮设计计算时已根据齿轮的弯曲强度和接触强度初步确定轮齿的变形量,再结合考虑轴的弯曲、扭转变形以及轴承和箱体的刚度,绘出齿形和齿向修形曲线,并在磨齿时进行修正。
  4.4. 滚动轴承    齿轮箱的支承中,大量应用滚动轴承,其特点是静摩擦力矩和动摩擦力矩都很小,即使载荷和速度在很宽范围内变化时也如此。滚动轴承的安装和使用都很方便,但是,当轴的转速接近极限转速时,轴承的承载能力和寿命急剧下降,高速工作时的噪音和振动比较大。齿轮传动时轴和轴承的变形引起齿轮和轴承内外圈轴线的偏斜,使轮齿上载荷分布不均匀,会降低传动件的承载能力。由于载荷不均匀性而使轮齿经常发生断齿的现象,在许多情况下又是由于轴承的质量和其他因素,如剧烈的过载而引起的。选用轴承时,不仅要根据载荷的性质,还应根据部件的结构要求来确定。相关技术标准,如DIN281,或者轴承制造商的的样本,都有整套的计算程序可供参考。
  4.5. 密封
  齿轮箱轴伸部位的密封一方面应能防止润滑油外泄,同时也能防止杂质进入箱体内。常用的密封分为非接触式密封和接触式密封两种。
  (1)、非接触式密封 所有的非接触式密封不会产生磨损,使用时间长。
  (2)、接触式密封 接触式密封使用的密封件应使密封可靠、耐久、摩擦阻力小、容易制造和装拆,应能随压力的升高而提高密封能力和有利于自动补偿磨损。
  4.6. 齿轮箱的润滑、冷却
  齿轮箱的润滑十分重要,良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。为此,必须高度重视齿轮箱的润滑问题,严格按照规范保持润滑系统长期处于最佳状态。齿轮箱常采用飞溅润滑或强制润滑,一般以强制润滑为多见。
  5. 齿轮箱的使用及其维护
  在风力发电机组中,齿轮箱是重要的部件之一,必须正确使用和维护,以延长使用寿命。
  5.1. 安装要求
  齿轮箱主动轴与叶片轮毂的连接必须可靠紧固。输出轴若直接与电机联接时,应采用合适的联轴器,最好是弹性联轴器,并串接起保护作用的安全装置。齿轮箱轴线和与之相联接的部件的轴线应保证同心,其误差不得大于所选用联轴器和齿轮箱的允许值,齿轮箱体上也不允许承受附加的扭转力。齿轮箱安装后用人工盘动应灵活,无卡滞现象。打开观察窗盖检查箱体内部机件应无锈蚀现象。用涂色法检验,齿面接触斑点应达到技术条件的要求。
  5.2. 空载试运转  
  按照说明书的要求加注规定的机油达到油标刻度线,在正式使用之前,可以利用发电机作为电动机带动齿轮箱空载运转。此时,经检查齿轮箱运转平稳,无冲击振动和异常噪音,润滑情况良好,且各处密封和结合面无泄漏,才能与机组一起投入试运转。 加载试验应分阶段进行,分别以额定载荷的25%、50%、75%、100%加载,每一阶段运转以平衡油温为主,一般不得小于2小时,最高油温不得超过80゜C,其不同轴承间的温差不得高于15゜C。
  5.3. 正常运行监控   

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 风电齿轮箱的结构设计与分析
阅读下文 >> 风力发电机组偏航系统详细介绍

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