風(fēng)機(jī)齒輪箱介紹

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1、周黎明 齒輪箱結(jié)構(gòu)： 1 、一級(jí)行星兩級(jí)平行級(jí) 2 、兩級(jí)行星一級(jí)平行級(jí) 3 、帶主軸齒輪箱 4 、緊湊型齒輪箱（半直驅(qū)齒輪箱） 齒輪箱與主軸聯(lián)接方式： 1 、收縮盤聯(lián)接 2 、法蘭聯(lián)接 齒輪箱與電機(jī)聯(lián)接方式： 1 、鍵聯(lián)接 2 、收縮盤聯(lián)接 齒輪箱固定方式： 1 、彈性支持軸聯(lián)接 2 、方塊聯(lián)接 行星輪系是只具有一個(gè)自由度的輪系，一個(gè)原動(dòng)件即可確定執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)。原動(dòng)件通常為中心輪（風(fēng)電齒輪箱中一般指太陽(yáng)輪）或者系桿（風(fēng)電齒輪箱中一般指行星架），即與行星輪直接接觸的中心輪或系桿作為原動(dòng)件帶動(dòng)行星齒輪，一方面行星輪繞著自身的軸線自轉(zhuǎn)， 另一方面行星輪又隨著系桿（行星架）繞一固定軸線回轉(zhuǎn)。 行星輪

2、系和差動(dòng)輪系統(tǒng)稱為周轉(zhuǎn)輪系 一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系由三類構(gòu)件組成：一個(gè)系桿（行星架）、 一個(gè)或幾個(gè)行星輪（目前主要為三個(gè)行星輪， 部分載荷大的為四個(gè)行星輪，帶柔性銷的可具有更多的行星輪）、一個(gè)或幾個(gè)與行星輪相嚙合的中心輪（目前主要為兩個(gè)，一個(gè)太陽(yáng)輪，一個(gè)齒圈） 行星輪系中，兩個(gè)中心輪有一個(gè)固定（目前常見的為齒圈固定）；差動(dòng)輪系中，兩個(gè)中心輪都可以動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)外常見的風(fēng)電齒輪箱主要為行星輪系結(jié)構(gòu)，但也有部分廠家選用的為差動(dòng)輪系。行星輪系相對(duì)平行軸系的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、 體積小、質(zhì)量小、承載能力大、噪音小等；行星輪系相對(duì)平行軸系的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 加工要求高、 裝配要求高等。 該種結(jié)構(gòu)主要用于 2MW 以及

3、2MW 以下功率的風(fēng)電齒輪箱，用一組平行級(jí)代替行星級(jí)，可靠性高，但體積與重量大 該種結(jié)構(gòu)主要用于 2.5MW 以上功率的齒輪箱，承載能力強(qiáng)，體積小，重量輕，直徑小但橫向長(zhǎng)。部分 2MW 以下齒輪箱也采用了該種結(jié)構(gòu) 主軸安裝在齒輪箱內(nèi)部 通常也叫半直驅(qū)齒輪箱，半直驅(qū)是兼顧有直驅(qū)和雙饋風(fēng)電機(jī)的特點(diǎn)。與雙饋機(jī)型比，半直驅(qū)的齒輪箱的傳動(dòng)比低；與直驅(qū)機(jī)型比，半直驅(qū)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高。這個(gè)特點(diǎn)決定了半直驅(qū)一方面能夠提高齒輪箱的可靠性與使用壽命，同時(shí)相對(duì)直驅(qū)發(fā)電機(jī)而言，能夠兼顧對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)，改善大功率直驅(qū)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與制造條件。 半直驅(qū)齒輪箱的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，這種半直驅(qū)齒輪箱與電機(jī)設(shè)計(jì)成一體，以降低齒輪箱重量，

4、但對(duì)于齒輪箱的設(shè)計(jì)要求提高。 1 、收縮盤聯(lián)接 2 、法蘭聯(lián)接 一般用于 3MW 以下機(jī)型無(wú)法滿足更大功率機(jī)型的需求 可用于更大功率機(jī)型 1 、鍵聯(lián)接 2 、收縮盤聯(lián)接 1 、彈性支持軸聯(lián)接 2 、方塊聯(lián)接 一般風(fēng)電齒輪箱銘牌包含以下信息： 1 、型號(hào) - 齒輪箱型號(hào)； 2 、功率 - 額定狀態(tài)下齒輪箱的運(yùn)行功率，非風(fēng)機(jī)（發(fā)電機(jī)）功率； 3 、速比 - 齒輪箱的輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速的比值； 4 、輸入轉(zhuǎn)速 - 額定狀態(tài)下齒輪箱行星架的輸入轉(zhuǎn)速（葉片轉(zhuǎn)速）； 5 、輸出轉(zhuǎn)速 - 額定狀態(tài)下齒輪箱高速軸的輸出轉(zhuǎn)速（發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速）； 6 、重量 - 一般指齒輪箱出廠前的重量，不含潤(rùn)滑油，可能含收縮盤（如

5、果發(fā)貨時(shí)不含收縮盤，顯示的重量則不含收縮盤）； 7 、潤(rùn)滑油型號(hào) - 推薦的潤(rùn)滑油牌號(hào)，只有設(shè)計(jì)認(rèn)可的潤(rùn)滑油才允許使用；同時(shí)，也是齒輪箱出廠前試驗(yàn)所用的潤(rùn)滑油牌號(hào)，更換其他允許的潤(rùn)滑油須經(jīng)過(guò)一系列清洗； 8 、潤(rùn)滑油量 - 齒輪箱設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑油量，能夠滿足齒輪箱正常運(yùn)行。 9 、序列號(hào) - 齒輪箱唯一的編號(hào)，通過(guò)編號(hào)可以查到齒輪箱制造過(guò)程的數(shù)據(jù)； 10 、生產(chǎn)日期 - 齒輪箱的制造日期 潤(rùn)滑油由基礎(chǔ)油以及不同種類的添加劑調(diào)和而成。根據(jù)基礎(chǔ)油的不同，潤(rùn)滑油可分為礦物油和合成油。合成油是合成基礎(chǔ)油和添加劑調(diào)和而成。合成基礎(chǔ)油：指采用化學(xué)原料，在添加劑條件下使用化學(xué)方法生成的基礎(chǔ)油。礦物基礎(chǔ)油：從原油

6、中蒸餾、精制、脫蠟、加氫等生產(chǎn)工藝。 通常，由于合成基礎(chǔ)油的分子結(jié)構(gòu)單一，純凈，可根據(jù)性能要求設(shè)計(jì)不同的分子結(jié)構(gòu)。因此，合成潤(rùn)滑油的性能遠(yuǎn)優(yōu)于礦物油，主要原因是合成基礎(chǔ)油的性能遠(yuǎn)優(yōu)于礦物基礎(chǔ)油，但價(jià)格也相對(duì)較高。 風(fēng)電齒輪箱常用合成基礎(chǔ)油油 :PAO （聚 烯烴）， PAG （聚醚）等。 添加劑分為：表面保護(hù)添加劑：抗磨和極壓、減摩劑、抗微點(diǎn)蝕 / 抗點(diǎn)蝕、抗蝕防銹等； 流體保護(hù)添加劑：抗氧鈍化劑、抗泡劑等； 性能改進(jìn)添加劑：粘度改進(jìn)劑、降凝劑、抗 乳化等 目前推薦使用的潤(rùn)滑油牌號(hào)主要有： Mobilgear SHC XMP 320Optigear Synthetic X320 注：對(duì)于不同牌

7、號(hào)的潤(rùn)滑油（包括同一品牌不同牌號(hào)的潤(rùn)滑油），不允許混加，必須將齒輪箱內(nèi)部殘油清理干凈后才可以加入其它牌號(hào)的潤(rùn)滑油。 外觀、粘度、總酸值、水份、金屬元素分析、 PQ 磨損指數(shù)、磨粒鐵譜分析、清潔度等。目前風(fēng)電行業(yè)推薦的潤(rùn)滑油更換周期是三年。 依據(jù) ISO4406 標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)風(fēng)電齒輪箱潤(rùn)滑油進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)有在線檢測(cè)和離線檢測(cè)兩種方式，采集油樣點(diǎn)為過(guò)濾器之前（此時(shí)的油樣為油池油樣）。風(fēng)電齒輪箱潤(rùn)滑油清潔度要求：至少為 ISO 4406 15/12 ，具體指標(biāo)見下圖。 一級(jí)行星兩級(jí)平行級(jí) a 、扭力臂 b 、箱體 主要觀察行星級(jí)，包括齒圈，行星輪，太陽(yáng)輪以及行星輪軸承 主要觀察平行級(jí)，包括高速軸、齒輪、

8、中間軸、大輪以及平行級(jí)軸承 風(fēng)電齒輪箱除了機(jī)械件外，還有一些外部附件，譬如電氣附件，以其自有的功能支撐齒輪箱的良好運(yùn)行。以下列出了風(fēng)電齒輪箱的常用外部附件，不同的齒輪箱可能會(huì)有部分差異。 1 、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng) 2 、機(jī)械泵 3 、壓差開關(guān) 4 、壓力傳感器 / 壓力開關(guān) / 壓力表 5 、接線盒 6 、加熱器 7 、溫度傳感器 8 、液位報(bào)警器 9 、液位計(jì) 10 、空氣濾清器 11 、電纜 1 、用途：潤(rùn)滑油的主要功能為潤(rùn)滑（形成油膜，減噪、吸振、減少摩擦等）、冷卻（熱量傳導(dǎo)，降低齒輪軸承溫度）、清潔（帶走污染物） 以及保護(hù)（防止腐蝕） 。綜上所述，源源不斷的、干凈、適宜溫度的潤(rùn)滑油能夠很好的

9、提升齒輪、軸承的可靠性， 提高齒輪箱的運(yùn)行壽命。潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)主要就是針對(duì)上述要求設(shè)計(jì)的。潤(rùn)滑系統(tǒng)能夠提供源源不斷的潤(rùn)滑油； 過(guò)濾器能過(guò)過(guò)濾潤(rùn)滑油液中的雜質(zhì)，潔凈潤(rùn)滑油；冷卻系統(tǒng)能夠降低潤(rùn)滑油的溫度。 2 、結(jié)構(gòu)：潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)分為潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及傳感器。潤(rùn)滑系統(tǒng)：吸油管、電機(jī)泵、電機(jī)、 過(guò)濾器、連接閥塊、 溫控閥以及相應(yīng)的連接膠管，部分齒輪箱的設(shè)計(jì)包含機(jī)械泵； 冷卻系統(tǒng)：分為風(fēng)冷和水冷。目前風(fēng)電齒輪箱上用的比較多的為風(fēng)冷， 風(fēng)冷包括風(fēng)扇、電機(jī)以及相應(yīng)的連接膠管； 傳感器：包括壓差開關(guān)、壓力傳感器、壓力開關(guān)等。 1 、通過(guò)電機(jī)泵以及機(jī)械泵（齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)運(yùn)行）將潤(rùn)滑油從齒輪箱油池吸出，潤(rùn)滑油經(jīng)

10、過(guò)濾器后到達(dá)溫控閥。 2 、溫控閥能夠根據(jù)通過(guò)的潤(rùn)滑油油溫來(lái)自動(dòng)控制潤(rùn)滑油的流向。當(dāng)通過(guò)的潤(rùn)滑油油溫低于 45 C 時(shí)，潤(rùn)滑油直接進(jìn)入齒輪箱 ( 由于此時(shí)的潤(rùn)滑油溫度較低，不需要進(jìn)行冷卻 ) ；當(dāng)通過(guò)的潤(rùn)滑油溫高于 45 C 時(shí)，溫控閥閥芯開始動(dòng)作，此時(shí)的潤(rùn)滑油部分直接進(jìn)入齒輪箱，部分通過(guò)冷卻系統(tǒng)進(jìn)入齒輪箱；當(dāng)通過(guò)的潤(rùn)滑油溫高于 60 C 時(shí)，溫控閥閥芯完全關(guān)閉，此時(shí)的潤(rùn)滑油完全通過(guò)冷卻器進(jìn)入齒輪箱（此時(shí)的潤(rùn)滑油溫度較高，須經(jīng)冷卻后才能進(jìn)入齒輪箱）。 3 、當(dāng)油池溫度高于 60 C或者高速軸軸承溫度高于70 C 時(shí)，風(fēng)扇低速開始啟動(dòng)，當(dāng)油池溫度高于 65 C 或者高速軸軸承溫度高于 80 C

11、時(shí)，風(fēng)扇高速開始啟動(dòng)。對(duì)于雙速電機(jī)，風(fēng)扇高速時(shí)的冷卻功率高于風(fēng)扇低速（部分冷卻系統(tǒng)只使用單速電機(jī)）。 4 、目前風(fēng)電齒輪箱的過(guò)濾器通常是雙精度過(guò)濾，包含粗濾（通常為 25um 或者 50um ）和精濾（ 10um ）。在低溫狀態(tài)下，潤(rùn)滑油的粘度較高，濾芯上的單向閥打開（即潤(rùn)滑油的壓力超過(guò)單向閥的壓力值），潤(rùn)滑只經(jīng)過(guò)粗濾；當(dāng)油溫溫度較高時(shí)，油壓較低，濾芯上的單向閥關(guān)閉（即潤(rùn)滑油的壓力小于單向閥的壓力），潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)精濾。濾芯的更換周期不超過(guò)一年，如果期間壓差開關(guān)報(bào)警顯示濾芯堵塞，則須立即更換濾芯。部分風(fēng)機(jī)會(huì)在齒輪箱上額外增加離線過(guò)濾系統(tǒng)，離線過(guò)濾 5 、溢流閥在低溫狀態(tài)下，由于潤(rùn)滑油的粘度較高，電

12、機(jī)泵出口處的潤(rùn)滑油壓力非常大，如果進(jìn)入過(guò)濾器會(huì)對(duì)過(guò)濾系統(tǒng)造成損害。因此，在電機(jī)泵出口處設(shè)計(jì)一個(gè)溢流閥，溢流閥直接連接齒輪箱，當(dāng)電機(jī)泵出口處的潤(rùn)滑油壓力超過(guò)溢流閥的壓力時(shí)候（假定12bar ），那么潤(rùn)滑油會(huì)直接從溢流閥進(jìn)入到齒輪箱內(nèi)部（這個(gè)進(jìn)入齒輪箱內(nèi)部是直接流回齒輪箱油池，不是通過(guò)油路分配器進(jìn)入）。 6 、當(dāng)油液或者潤(rùn)滑系統(tǒng)中有氣泡時(shí)，氣泡通過(guò)油路系統(tǒng)進(jìn)入齒輪嚙合區(qū)或軸承滾動(dòng)區(qū)時(shí)，會(huì)對(duì)齒輪與軸承造成損壞，因此需要通過(guò)透氣線將系統(tǒng)中的氣泡排出。 通過(guò)齒輪箱齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)械泵輸入軸的旋轉(zhuǎn)，將潤(rùn)滑油從齒輪箱油池內(nèi)吸出，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入到齒輪箱內(nèi)部。與電機(jī)泵相比，機(jī)械泵的運(yùn)行不受電的影響，只要齒輪

13、箱處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，機(jī)械泵就一直工作。即使風(fēng)機(jī)斷電，齒輪箱仍有潤(rùn)滑。 1 、用途：用于測(cè)量齒輪箱過(guò)濾器濾芯兩側(cè)潤(rùn)滑油的壓力差。 2 、工作原理：當(dāng)濾芯在吸納潤(rùn)滑油中污物顆粒的時(shí)候，濾芯兩側(cè)的潤(rùn)滑油壓力會(huì)逐步增大。當(dāng)壓力增大到設(shè)定值（壓差開關(guān)的設(shè)定值），壓差開關(guān)啟動(dòng)。風(fēng)機(jī)維護(hù)人員須立即更換或者清洗濾芯（部分廠家的粗濾可以清洗，精濾須更換）。部分壓差開關(guān)帶警報(bào)功能，譬如在達(dá)到設(shè)定壓力的 75% 時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，在達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，開關(guān)斷開。 1 、用途：齒輪箱在正常運(yùn)行時(shí)（流量充足且溫度適宜），齒輪箱的進(jìn)油壓力較高，此時(shí)，齒輪箱得到充分的潤(rùn)滑。當(dāng)齒輪箱出現(xiàn)異常，譬如流量不夠（部分地方漏油或者電機(jī)泵出現(xiàn)損壞

14、）、溫度過(guò)高（潤(rùn)滑油未經(jīng)冷卻器冷卻或冷卻器冷卻功率下降）等，都會(huì)對(duì)齒輪箱的潤(rùn)滑造成影響，進(jìn)而影響齒輪箱的壽命。而上述異常狀況最直接的體現(xiàn)就是齒輪箱總的進(jìn)油壓力過(guò)低。壓力傳感器 / 壓力開關(guān) / 壓力表就是用于測(cè)量齒輪箱總的進(jìn)油壓力。 2. 功能壓力傳感器 / 壓力開關(guān) / 壓力表安裝在齒輪箱的油路分配器上（齒輪箱總的進(jìn)油口處）。壓力傳感器用于測(cè)量齒輪箱總的進(jìn)油壓力，傳遞給系統(tǒng)的是測(cè)得的壓力值。壓力開關(guān)則是當(dāng)齒輪箱總的進(jìn)油壓力低于設(shè)定值時(shí)（一般為 0.8bar 或者 1bar ），壓力開關(guān)斷開，齒輪箱停機(jī)，進(jìn)而保護(hù)齒輪箱。壓力表是機(jī)械可讀式儀表，可以直接通過(guò)肉眼讀得齒輪箱總的進(jìn)油壓力。 1 、用

15、途：將齒輪箱上的所有電氣元件通過(guò)電纜線連接到接線盒里的接線端子上，主機(jī)廠再通過(guò)電纜線將接線盒的端子連接到控制系統(tǒng)或者電源上。 2 、分類接線盒按功能可以分為強(qiáng)電盒與弱電盒。強(qiáng)電盒內(nèi)連接的為高電壓電氣件，包括油泵電機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)以及加熱器；弱電盒內(nèi)連接的為 24V 低電壓電氣件，包括溫度傳感器，壓力傳感器，壓力開關(guān)，液位開關(guān)等。 3 、結(jié)構(gòu)接線盒一般由以下部分組成 a 、殼體 -IP 防護(hù)等級(jí) 54 以上 （ IP 等級(jí)為防塵防水等級(jí)） b 、接線端子 - 由于電流是通過(guò)接線端子、電纜再到各電氣件，因此，接線端子的耐壓等級(jí)須等于或高于電氣件的電壓； c 、電纜鎖緊頭 - 在鎖緊電纜的前提下 IP6

16、5 以上，這就要求所選用電纜鎖緊頭匹配電纜線的外徑。 d 、接線圖 - 一般貼在殼體面板里面，整合了齒輪箱所有電氣件的接線圖，用于用戶接線以及后續(xù)維修； e 、其他附件 - 警示標(biāo)貼、殼體面板螺栓。 1 、用途：用于低溫型風(fēng)機(jī)，當(dāng)風(fēng)機(jī)在低溫狀態(tài)下啟動(dòng)時(shí)（ -30 ），油池內(nèi)的潤(rùn)滑油粘度非常高，潤(rùn)滑油近乎固體狀態(tài)。在這種工況下，齒輪箱的潤(rùn)滑系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行工作。加熱器的作用就是對(duì)齒輪箱油池的潤(rùn)滑油進(jìn)行加熱。 2 、工作原理：電加熱器 ( 電加熱管 ) 是以金屬管為外殼，沿管內(nèi)中心軸向均布螺旋電熱合金絲 ( 鎳鉻，鐵鉻合金 ) 。金屬管與電熱合金絲之間的空隙填充具有良好絕緣導(dǎo)熱性能的氧化鎂砂，管口兩端

17、用硅膠或陶瓷密封。通過(guò)加熱電熱合金絲將溫度傳遞到加熱器外殼，進(jìn)而加熱外殼周圍的潤(rùn)滑油。 3 、接線方式加熱器根據(jù)結(jié)構(gòu)的差異一般有兩種接線方式，兩相三線制和三相四線制。 4 、安裝方式 a 、法蘭聯(lián)接電加熱器的加熱芯通過(guò)加熱芯的法蘭與外殼聯(lián)接， 再通過(guò)外殼的法蘭與齒輪箱進(jìn)行聯(lián)接。因此，當(dāng)加熱器的內(nèi)部電熱元件出現(xiàn)損壞時(shí)， 由于不需要更換外殼，可以不用將齒輪箱的潤(rùn)滑油放出，直接更換加熱器的加熱芯。 b 、螺紋聯(lián)接 1 、用途：用于測(cè)量齒輪箱進(jìn)油、油池以及軸承的溫度。 2 、工作原理：風(fēng)電所用的溫度傳感器一般為鉑熱電阻，又稱PT100，PT 后的 100 即表示它在 0 時(shí)阻值為 100 歐姆。 PT100 是利用鉑絲在溫度變化時(shí)自身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。它的受熱部分（感溫元件）是用細(xì)鉑絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，所測(cè)得溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)中的平均溫度。 3 、結(jié)構(gòu) 工作溫度 -30 C 到 45 C; 2 、低溫啟動(dòng)過(guò)程由于低溫狀態(tài)下潤(rùn)滑油粘度較高，近乎固體狀態(tài)。因此，齒輪箱低溫狀態(tài)下啟動(dòng)必須嚴(yán)格按照規(guī)定的程序執(zhí)行。具體規(guī)定如下：