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中广核桥六第二风电场2017年8月25日风电齿轮箱简介2019/10/143风力发电机结构图双馈式风机永磁直驱式风机2019/10/1432019/10/144齿轮箱结构：1、一级行星两级平行级2、两级行星一级平行级3、带主轴齿轮箱4、紧凑型齿轮箱（半直驱齿轮箱）齿轮箱与主轴联接方式：1、收缩盘联接2、法兰联接齿轮箱与电机联接方式：1、键联接2、收缩盘联接齿轮箱固定方式：1、弹性支持轴联接2、方块联接风电主齿轮箱结构2019/10/1442019/10/145行星轮系介绍行星轮系是只具有一个自由度的轮系，一个原动件即可确定执行件的运动。原动件通常为中心轮（风电齿轮箱中一般指太阳轮）或者系杆（风电齿轮箱中一般指行星架），即与行星轮直接接触的中心轮或系杆作为原动件带动行星齿轮，一方面行星轮绕着自身的轴线自转，另一方面行星轮又随着系杆（行星架）绕一固定轴线回转。行星轮系和差动轮系统称为周转轮系[一个周转轮系由三类构件组成：一个系杆（行星架）、一个或几个行星轮（目前主要为三个行星轮，部分载荷大的为四个行星轮，带柔性销的可具有更多的行星轮）、一个或几个与行星轮相啮合的中心轮（目前主要为两个，一个太阳轮，一个齿圈）]行星轮系中，两个中心轮有一个固定（目前常见的为齿圈固定）；差动轮系中，两个中心轮都可以动。目前国内外常见的风电齿轮箱主要为行星轮系结构，但也有部分厂家选用的为差动轮系。因此本文主要介绍的是行星轮系结构。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。2019/10/1452019/10/146一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2019/10/1462019/10/147两级行星一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2019/10/1472019/10/148带主轴齿轮箱主轴安装在齿轮箱内部2019/10/1482019/10/149紧凑型齿轮箱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。2019/10/1492019/10/1410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。2019/10/14102019/10/1411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2019/10/14112019/10/1412齿轮箱与电机联接方式键联接收缩盘联接2019/10/14122019/10/1413齿轮箱固定方式弹性支撑轴联接方块联接2019/10/14132019/10/1414一般风电齿轮箱铭牌包含以下信息：1、型号------------齿轮箱型号；2、功率------------额定状态下齿轮箱的运行功率，非风机（发电机）功率；3、速比------------齿轮箱的输出转速与输入转速的比值；4、输入转速------额定状态下齿轮箱行星架的输入转速（叶片转速）；5、输出转速------额定状态下齿轮箱高速轴的输出转速（发电机转速）；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-----齿轮箱的制造日期齿轮箱铭牌2019/10/14142019/10/14152019/10/1415齿轮箱铭牌2019/10/1416某1.5MW齿轮箱装配图行星级中间级高速级2019/10/14162019/10/1417风电齿轮箱结构详细描述行星级太阳轮收缩盘行星架齿圈行星轮行星轮轴承销轴行星架电机侧轴承行星架叶片侧轴承扭力臂箱体行星架透盖喷油环喷油环2019/10/14172019/10/1418风电齿轮箱结构详细描述中间级中间轴叶片侧轴承中间轴电机侧轴承中间齿轮轴中间级闷盖花键轴叶片侧轴承花键轴花键轴电机侧轴承管轴管轴轴承花键轴透盖管轴透盖太阳轮箱体2019/10/14182019/10/1419风电齿轮箱结构详细描述高速级高速轴中间齿轮轴齿轮中间轴叶片侧轴承中间轴电机侧轴承中间级闷盖高速轴叶片侧轴承高速轴叶片侧轴承高速轴透盖甩油环2019/10/14192019/10/1420风电齿轮箱常用轴承类型：1、短圆柱滚子轴承NU2、短圆柱滚子轴承NJ3、单列满装圆柱滚子轴承NCF4、双列满装圆柱滚子轴承NNCF5、圆锥滚子轴承6、四点接触球轴承7、深沟球轴承8、无外圈双列满装圆柱滚子轴承9、球面滚子轴承轴承2019/10/14202019/10/14211、短圆柱滚子轴承NU2、短圆柱滚子轴承NJ单列圆柱滚子轴承的滚子与滚道为线接触轴承，可以承受很重的径向负荷。同时，挡变结合滚子的特殊设计和表面处理，能产生良好的润滑效果与减少摩擦，降低轴承的运行温度，因此适用于高速旋转。该系列轴承是内圈和外圈可以分开的轴承。单列圆柱滚子轴承各种不同设计的轴承，主要区别在于挡边的布置。NU型轴承在外圈的两侧带挡边，内圈无挡边。可允许轴相对于轴承座之间在两个方向产生轴向位移。NJ型轴承在外圈的两侧带挡边，内圈的一侧带挡边。因此可以在一个方向做轴向定位。同时，NJ型轴承还可以承受一个方向上一定程度的轴向负荷。轴承2019/10/14212019/10/14223、单列满装圆柱滚子轴承NCF满装圆柱滚子轴承由于没有保持架，可以容纳更多的滚子，因此适用于承受极重的径向负荷。但其允许的运行转速却远低于带保持架的圆柱滚子轴承，因此不适用转速较高的地方。这里主要介绍的是NCF系列轴承。NCF型轴承的内圈带两个挡边，外圈带一个挡边，因此可承受一个方向的轴向负荷和作一个方向的轴向定位。外圈无挡边的一侧装有一个卡环，可以防止滚子溜出。这种结构允许轴与轴承座之间有一定的轴向位移。NCF型轴承的外圈、滚子以及内圈可以在特殊拆卸后分离。NCF型轴承除了能承受径向载荷之外，还可承受一定的轴向载荷，其轴向负荷承载能力主要取决于滚子端面与挡边的接触面能承受多大的负荷。轴承2019/10/14222019/10/14234、双列满装圆柱滚子轴承NNCF双列满装圆柱滚子轴承由于没有保持架，可容纳最多的滚子，因此适用于承受极重的径向负荷，但其允许的运行转速却远低于带保持架的圆柱滚子轴承，一般用作承载极高的行星轮轴承。这里主要介绍的NNCF型轴承NNCF型轴承的内圈带三个挡边，外圈带一个挡边，因此可承受一个方向的轴向负荷和作一个方向的轴向定位。外圈在挡边的另一侧装有一个卡环，可以防止滚子溜出。这种结构允许轴与轴承座之间有一定的轴向位移。NNCF型轴承的外圈、滚子以及内圈可以在特殊拆卸后分离。轴承2019/10/14232019/10/14245、圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承内外圈的滚道和滚子均为锥形，能够承受联合负荷（同时作用的径向和轴向负荷）。轴承的轴向负荷承受能力取决于接触角a的大小，接触角越大，轴向负载能力越高。圆锥滚子轴承室分离式的设计，即内圈、滚子-保持架合成一个独立的组件，与外圈可以分别独立的安装。在应用单列圆锥滚子轴承的轴承配置中，必须考虑这类轴承的特殊性，其必须与另一个圆锥轴承配对才可以使用，或以配组轴承方式。轴承2019/10/14242019/10/14255、圆锥滚子轴承在轴承配置中，如果单个圆锥滚子轴承的负载能力不足，或轴需要作两个方向的轴向定位，可以应用双列配对轴承。配对方式包括面对面、背对背以及串联。目前在风电齿轮箱上最常用的方式为面对面配置。面对面配置：面对面配置的配对轴承中，在两个外圈之间有一个隔圈，制造过程相对简单。面对面配置中，轴承组可以承受作用在两个方向的轴向负荷，但每个轴承仅能承受一个方向的轴向负荷。轴承2019/10/1425面对面面对面串联2019/10/14266、四点接触球轴承四点接触球轴承室径向单列角接触球轴承，特殊设计的滚道使其能承受作用在两个方向的轴向负荷。虽然这种型号的轴承能承受某个一定的径向负荷，但目前在风电齿轮箱上主要用于承受轴向负荷。QJ系列四点接触球轴承的内圈为剖分的，剖分的内圈使轴承能装进更多的钢球，因此有很高的负载能力。轴承是分离型的设计，外圈连钢球-保持架组件为一个整体，和两剖分的内圈可以分别独立安装。在风电齿轮箱的设计中，QJ系列四点接触球轴承是与另一个径向轴承共同使用，QJ轴承只纯粹作为推力轴承，外圈安装在轴承座上留有一定的间隙。为防止外圈在轴承座中转动，可选择外圈带两个互成180度的定位槽的轴承。轴承2019/10/14262019/10/14277、深沟球轴承单列深沟球轴承的应用范围非常广，其设计简单、不可分离（整个轴承为一体），适用于高转速甚至极高转速运行，并且非常耐用，无需经常维护。深沟形的滚道加上滚道与钢球之间有极好的密合度，使得深沟球轴承即使在高转速条件下除了承受径向负荷外，还可以承受双向的轴向负荷。目前深沟球轴承一般用于承载极小的管轴轴承。轴承2019/10/14272019/10/14288、无外圈双列满装圆柱滚子轴承目前在3MW及3MW以上功率的机型中使用。顾名思义，无外圈轴承只有内圈以及滚动体，没有外圈，无外圈轴承安装在行星轮内，以行星轮内孔作为轴承的外圈。与有外圈的行星轮轴承比较，在同等尺寸下，无外圈轴承的滚子更多，承载能力更大，适用于大MW级（3MW及其以上）的齿轮箱。缺点是对行星轮材料、热处理以及加工的要求比较高。轴承2019/10/14282019/10/14299、球面滚子轴承球面滚子轴承有两列滚子，外圈有一共用的球面滚道，内圈有两个滚道，与轴承的垂直轴线成某一角度。这种轴承结合了多种设计的特点，在许多高要求的应用中，还没有其他轴承可以完全替代。球面滚子轴承能自动调心，因此可以承受较大的对准误差，如轴与轴承座之间的角度误差或轴的挠曲。球面滚子轴承除了有很高的径向负荷承载能力之外，还可以承受作用在两个方向的重轴向负荷。球面滚子轴承带有润滑孔和润滑槽，能更方便和简易地进行润滑。轴承2019/10/14292019/10/1430轴承轴承游隙：1、游隙的概念：轴承的游隙是指一个轴承套圈相对于另一个轴承套圈在径向或轴向可移动的距离，故游隙又分为径向游隙和轴向游隙。2、游隙的作用：轴承在运行时，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子数量减少，单个滚子的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，降低轴承的使用寿命；游隙太小，会使滚子的摩擦力增大，产生的热量增大，加剧磨损，同样降低轴承的使用寿命，严重的甚至会导致卡死。2019/10/14302019/10/1431轴承3、径向游隙：分为安装前游隙、安装后游隙、工作游隙。安装前游隙是指轴承厂将轴承制造完成后的游隙，属于初始游隙（该游隙是在设计阶段轴承选型的时候确定的，对于有特殊游隙要求的轴承，在维修的时候也须更换相应游隙的轴承）；安装后的游隙是指轴承安装在轴上以及轴承孔内后的游隙（该游隙受轴承安装前游隙、轴承与轴颈的配合以及轴承与轴承孔的配合的影响）；工作游隙是指轴承处于稳定运转状态时的游隙（在确定安装后游隙的前提下，影响该游隙的主要因素有轴承的载荷、转速、润滑油温等）。一般情况下，安装前