目錄 10 31 42 52.1 51. 52. 62.2 61. 62. 61) 62) 6 6(2) 7 7 7 73. 83.3 83 94 9(1) 9(2) 95 96 10作為一種綠色再生資源，風(fēng)能的利用越來(lái)越得到各國(guó)政府的重視。截至2004年底，全球并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)47620MW8320MW21%764MW197MW，34.7%73%17%，世界發(fā)達(dá)國(guó)家如丹麥的風(fēng)電已占全國(guó)總電能20%202012%200443個(gè)，12921.4%0.08%，可以預(yù)計(jì)我國(guó)目1.5MW，2.5MW600kW及其以下機(jī)組技術(shù)已經(jīng)成熟，750kW2年獲得快速發(fā)展，已成為國(guó)內(nèi)主流機(jī)型，1MW機(jī)組處于樣機(jī)生產(chǎn)階段，國(guó)內(nèi)大型機(jī)組設(shè)計(jì)制造水平與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)差距明顯。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可分為無(wú)齒輪箱驅(qū)動(dòng)的直聯(lián)式和齒輪箱驅(qū)動(dòng)式兩種，目前，齒輪箱驅(qū)動(dòng)型有一定的成本優(yōu)勢(shì)，仍是國(guó)際上采用的主流結(jié)構(gòu)型式。在風(fēng)力發(fā)電齒輪箱布置在葉輪和發(fā)電機(jī)之間，它將葉輪受風(fēng)力作用旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)將葉輪輸入的很低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速，因20039GB/T19073-2003風(fēng)力發(fā)電機(jī)組—齒輪箱標(biāo)準(zhǔn)(19073標(biāo)準(zhǔn))，對(duì)齒和齒輪協(xié)會(huì)(AGMA)200310月制定了新的風(fēng)機(jī)齒輪箱標(biāo)準(zhǔn)“StandardforDesignandSpecificationofTurbines為前提，盡量考慮簡(jiǎn)單、可靠、維修方便。由于尺寸和重量與可靠性往往是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，因此，20r/min左右，大型機(jī)組隨著風(fēng)輪直徑的加大，額定工作風(fēng)速逐漸降低，兆20r/min1520r/min，因此，齒為了減小齒輪箱的體積，通常采用功率分流結(jié)構(gòu)。500kW以上機(jī)組均采用行星齒輪傳動(dòng)，500kW—1000kW2級(jí)平行軸+11級(jí)平行軸+22級(jí)平行軸+1級(jí)2NW型19073標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定齒輪箱的工作環(huán)境溫度為–40℃～5080℃，機(jī)械效率應(yīng)20420年，330年。3倍的模數(shù)，外齒輪均采用滲碳淬火+磨齒工藝，材MQ5級(jí)；與傳統(tǒng)行星傳動(dòng)不同，內(nèi)齒圈的強(qiáng)度往往成為風(fēng)電齒輪齒磨齒成本較高，國(guó)內(nèi)通常采用直齒+氮化工藝，與國(guó)外產(chǎn)品在設(shè)備可靠性、重量等方面存在一定差距。7級(jí)。械效率，齒輪箱的額定功率一般為發(fā)電機(jī)的110%左右，但由于風(fēng)電齒輪箱載荷的變化十分復(fù)雜，而且，1.1倍作為強(qiáng)度的計(jì)算功率也不盡科學(xué)。一般來(lái)講，齒輪強(qiáng)度計(jì)算時(shí)都會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及設(shè)計(jì)1190736006計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)H 注：GB/T3480ISO6336；AGMA2001同時(shí)，6006Kv應(yīng)不小于1.05KHβ1.15AGMA6006制定過(guò)程中，美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)GEARTECHISO6336AGMA2001進(jìn)行了18對(duì)風(fēng)電齒輪箱齒輪進(jìn)行了對(duì)趨勢(shì)基本一致，但2001對(duì)變位系數(shù)和螺旋角的敏感性更高，6336對(duì)壓力角的敏感性更高；220013AGMA2001ISO6336確定的承載能力大小與變位系數(shù)、螺旋角和壓力角有關(guān)，不存在一個(gè)定值18個(gè)算例中，633620011.251.566006Ra0.8，內(nèi)齒輪不Ra1.6，推薦值為:Ra0.7Ra0.7Ra0.6Ra0.5。由于風(fēng)電系統(tǒng)工作的特殊性和載荷的復(fù)雜性，軸承在風(fēng)電齒輪箱中是一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)50%的故障是因軸承出現(xiàn)問(wèn)題造成的，因此，風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)制造時(shí)，應(yīng)對(duì)軸承的選型、潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑油的清潔度及壽命計(jì)算等方面給與足夠的重視。軸承的選擇主要應(yīng)由其所受載荷的大小、方向、轉(zhuǎn)速、調(diào)心性能等因素決定，還應(yīng)兼顧到零部件的具體結(jié)構(gòu)及要求。一般情況下，載荷方面：當(dāng)軸承承受純軸向載荷時(shí)應(yīng)選推力軸承或能承受較大軸向力的圓錐滾子軸承等；當(dāng)軸承承受純徑向載荷時(shí)應(yīng)選向心軸承；當(dāng)軸承承受的軸向載荷和徑向載荷比值較小時(shí)應(yīng)1/60體結(jié)構(gòu)和變形進(jìn)行綜合考慮。另外，由于風(fēng)電齒輪箱有較高的效率要求，因此，設(shè)計(jì)中也要充分考慮到不同類(lèi)型軸承工作效率的不同，一般情況下，球軸承的摩擦阻力小于滾子軸承；純徑向載荷時(shí)向心軸承摩擦(外力與軸承半徑方向的夾角)與軸承的接觸角越接近，阻力越小。慮附加軸向力的影響。軸承的當(dāng)量載荷計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸承類(lèi)型的不同按相應(yīng)的公式進(jìn)行，在選擇角接觸軸承修正。190736006Miner準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。GB/T6391-2003ISO281：1990，標(biāo)準(zhǔn)提供了軸承基本額定壽命SKF公司、TIMKEN公司等。這些計(jì)算方法采用的基本額定壽命計(jì)算方法完全相同，但L10為L(zhǎng)10：90%

C L10P

60

CP：指數(shù)，與軸承滾動(dòng)體有關(guān)，滾動(dòng)體為球時(shí)3，滾動(dòng)體為圓柱時(shí)10n：軸承轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/當(dāng)要求軸承有更高的可靠度，或者希望更精確、更完善考慮軸承質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)條件對(duì)其壽命的影響時(shí)，LnmLnm表示可靠度在(100-n)%時(shí)的壽命。a.GB/T6391-2003(ISO281：1990)Lnma1aXYZ式 ln100

a R

100 90Re為威布爾指數(shù)，一般可取ebTIMKEN(鐵木肯) aaaa

式

a

100式(5)是式(3)當(dāng)e1.5時(shí)的一個(gè)特例。a2——軸承材料修正系數(shù)。一般取a2=1a3——運(yùn)行條件修正系數(shù)

R a3a3ka3la3ma3d a6mm2a a3k180°時(shí)a3k=1a3la3lCgClCjCsCg

C——負(fù)荷系數(shù)。CF Cj180CjC——速度系數(shù)。取決于內(nèi)外圈相對(duì)轉(zhuǎn)速(r/min)，Cs=(轉(zhuǎn)速C——粘度系數(shù)。取決于潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度(cst)，Cv=(動(dòng)力粘度a3m0.0005a3ma3d15/12時(shí)a3dTimkenc.SKF

a

式中a1TIMKENaSKF50GB/T6391aXYZ的具體計(jì)算過(guò)程，因此，一般設(shè)計(jì)人員難以完成軸承的修正額定壽命計(jì)算。鑒于此AGMA6006標(biāo)準(zhǔn)仍以軸承的基本額定壽命作為判據(jù)，規(guī)定齒輪箱各處軸承2壽命/除壽命外，AGMA60063pmax的計(jì)3最大接觸應(yīng)力2320130000AGMA6006運(yùn)行溫度和轉(zhuǎn)速對(duì)aSKF的影響(其他參數(shù)不變)。4C/ISO281SKF圖 運(yùn)行溫度對(duì)aSKF的影 圖 轉(zhuǎn)速對(duì)aSKF的影aSKF的數(shù)值有很大影響。運(yùn)行狀態(tài)變差時(shí)(溫度上升、轉(zhuǎn)速降低、污染物增多)aSKF1.0。因此，應(yīng)對(duì)風(fēng)電齒途、相近功率、相近尺寸和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有設(shè)備，初步確定箱體和行星架的主要結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、壁厚、連接Q235、Q345等焊接性能良好的碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)QT400-18、QT450-10、QT700、ZG200-400、ZG230-450等，同時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)MOBIL632，MOBIL630GB5903-各潤(rùn)滑點(diǎn)。潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)應(yīng)有濾清器、油流傳感器、散熱器、壓差傳感器、高低溫測(cè)溫傳感器等，以滿足95℃，對(duì)有些潤(rùn)滑油，這個(gè)溫度極限還應(yīng)降低。1h，要求：連接件、緊固件不松動(dòng)；密封處結(jié)合處不滲油、不45～65℃，空載工況下還要測(cè)定齒輪箱的功率損耗。25%50%75%30min。100%120min110%30min(可根據(jù)具體情況確定加載步驟)，要求在正常運(yùn)10min測(cè)定并記錄一次轉(zhuǎn)速、負(fù)載(扭矩)、油溫、油壓及各軸承擋外殼溫度；在額定轉(zhuǎn)速和目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)商業(yè)化的風(fēng)電齒輪箱專(zhuān)用軟件，鄭州機(jī)械研究所積