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1、传递风的力量 奉献绿色能源,重齿风电齿轮箱基础,一、齿轮箱基本知识 （1）结构、（2）齿轮、（3）轴承、（4）润滑系统 二、齿轮箱加工制造 （1）加工箱体、齿轮、（2）热处理、（3）装配、试验 三、齿轮箱安装使用维护 （1）安装锁紧盘、机架（2）齿轮箱维护（3）常见问题,一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构,1）一级行星加两级平行轴 目前我公司有的型号： FL800A FL850 FL1000D FL1250 FL1500A FL2000D FL2000H FL2000B FL2000S FL2000T,一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构,该结构同一级行星二级平行结构都是较常见风电齿轮箱
2、结构形式。该结构用一组平行齿轮代替一组行星传动，从而降低了行星齿轮及轴承的失效风险，增强了齿轮箱整体的可靠性；不足之处在于增加体积与重量。,一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构,一、齿轮箱基本认识 1、风电齿轮箱的结构,2）两级行星加一级平行轴 目前我公司有的型号： FLR1500G FLR2500D FLR2500Y FLR25OOU FLR2500N,一、齿轮箱基本认识 1、风电齿轮箱的结构,该形式齿轮箱为两级行星+一级平行轴的结构，齿轮箱的体积和重量比较轻。直径小、横向比较长。 扭转臂与风力发电机底盘通过弹性支撑连接。该结构紧凑、弹性支承使齿轮箱整体有一定柔性。重心位置正好在支撑轴线上
3、，减轻了齿轮箱的受力和振动。,一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构,3）单级行星（半直驱） 目前我公司有的型号： FLD1500F,一、齿轮箱基本认识1.1、风电齿轮箱的结构,4）两级行星 目前我公司有的型号： FLW3000J FLW3000C,一、齿轮箱基本认识1.1、风电齿轮箱的结构,5）renk 目前我公司有的型号： FLA800 FLC750 该结构常见于Renk系列，重点在于齿圈输入，行星轮轴通过轴承连接到箱体上，该结构的好处就是行星齿轮上轴承外圈与箱体连接，改进了轴承工作环境，增加了轴承的使用寿命；但不足是该结构加工精度和装配要求高,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,
4、齿轮的名称 1、内齿轮 2、行星轮 3、太阳轮 4、花键轴齿轮 5、中间齿轮 6、输出轴齿轮 7、油泵齿轮,齿轮的材料 1、42CrMoA 2、17CrNiMo6 3、20CrMnMo,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮材料的合理选择 机械性能 强度、硬度、塑性、韧性等 工艺性能 锻造、切削加工、热处理等 经济性能 费用,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮材料的特性： 1、化学成分：,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮的特性： 2、机械性能： 风力发电机组齿轮受风力负荷，此负荷变化极大，因此，齿轮采用抗低温冲击，韧性高的渗碳淬火材料。内齿圈根据设计载荷
5、分别采用软齿面（调质）中硬齿面（调质+表面氮化）硬齿面（渗碳淬火），精度为6GB10095。其他所有齿轮均为渗碳淬火硬齿面齿轮，渗碳淬火后磨齿，齿面硬度为602HRC，精度5-6 GB10095。 根据等强度原则使各级传动中的承载能力大致相等，齿轮几何尺寸计算按照GB1356进行计算。齿轮接触疲劳强度，弯曲疲劳强度按照GB3480渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法进行计算。,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮失效的主要形式： 1、断裂：偏载、过载、严重冲击；热处理 2、点蚀：表面裂纹扩张、磨粒、剥落 3、胶合：局部升温+重载、润滑不够、油变质 4、塑性变形：重载、热处理。 5、磨损：
6、金属微粒、灰尘、润滑,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮失效的主要形式： 1、断裂：偏载、过载、严重冲击；热处理,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮失效的主要形式： 2、点蚀：(表面裂纹扩张、磨粒、剥落)齿轮工作时，在齿面啮合处，由于循环交变应力长期作用，当应力峰值超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力循环次数后，先在节线附近的齿轮表面产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，产生齿面点蚀.点蚀是由于接触面上金属疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成的金属剥落现象。,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮失效的主要形式： 3、胶合：局部升温+
7、重载、润滑不够、油变质,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮失效的主要形式： 4、剥落,一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础,齿轮失效的主要形式： 5、塑变： 低速重载传动时，若齿轮齿面硬度较低，当齿面间作用力过大，啮合中的齿面表层材料就会沿着摩擦力方向产生塑性流动，这种现象称为塑性变形。,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,轴承选用准则： 风力发电机组振动大，对轴承的安装有严格的工业标准规定。振动会传到轴承滚道内产生磨损毛刺，破坏轴承滚道的润滑，造成轴承失效。由于不同材料之间不易产生磨损破坏，箱体采用了球墨铸铁，利用球墨铸铁较高的韧性、塑性、低温抗冲击值减少对轴承的有害
8、影响，我们根据轴承的动静负荷的计算方法，按照风电发电机组对轴承寿命的要求，对轴承寿命进行校核计算。 目前风电行业多选用进口轴承（SKF、FAG、NSK、NKE、TIMKEN等）。随着国内轴承技术的逐步提高，将来齿轮箱的轴承国产化将会完全实现。,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,轴承分类： 按载荷方向：向心轴承、推力轴承 按滚动体形态：球轴承 滚子轴承：圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,风电齿轮箱轴承主要类型 满圆柱滚子轴承； 圆柱滚子轴承； 调心滚子轴承； 圆锥滚子轴承； 四点接触球轴承；,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,风电齿轮箱轴承主
9、要类型 圆柱滚子轴承：,圆柱滚子与滚道为线接触轴承。负荷能力大，主要承受径向负荷。滚动体与套圈挡边摩擦小，适于高速旋转。根据套圈有无挡边，可以分有NU、NJ、NUP、N、NF等单列轴承，及NNU、NN等双列轴承。该轴承是内圈、外圈可分离的结构。内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承，其内圈和外圈可以向轴向作相对移动，所以可以作为自由端轴承使用。在内圈和外圈的某一侧有双挡边，另一侧的套圈有单个挡边的圆柱滚子轴承，可以承受一定程度的一个方向轴向负荷,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,风电齿轮箱轴承主要类型 调心滚子轴承：,调心滚子轴承有其特点是外圈滚道呈球面形，具有自动调心性，可以补偿不同心度和轴挠
10、度造成的误差，但其内、外圈相对倾斜度不得超过3度。,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,风电齿轮箱轴承主要类型 圆锥滚轴承：,圆锥滚子轴承主要承受以径向为主的径、轴向联合载荷。轴承承载能力取决于外圈的滚道角度，角度越大承载能力越大。该类轴承属分离型轴承，根据轴承中滚动体的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承。单列圆锥滚子轴承游隙需用户在安装时调整；双列和四列圆锥滚子轴承游隙已在产品出厂时依据用户要求给定，不须用户调整。即使在高速时圆锥滚子轴承也承受很高的径向和轴向负载。,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,风电齿轮箱轴承主要类型： 四点接触球轴承：,四点角接触球轴承 从根本上说是带一个
11、分离内环（即内环分成两半）的单列角接触球轴承。该类轴承可分离。 滚道和球的接触几何关系是“四点式”接触，只设计滚道(即哥特式尖拱)。这使得轴承能够承受双向等值的轴向负载。 在外圈的某一面设有定位沟槽以防止外圈意外转动。,一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承,风电齿轮箱轴承游隙： 滚动轴承的游隙调整和预紧是滚动轴承装配工作的重要环节。 准确把握游隙调整和预紧的工艺概念，并且在装配工作中正确地运用这种工艺方法，是轴承装配工作质量的保证。 滚动轴承的游隙是指在一个套圈固定的情况下，另一个套圈沿径向或轴向所作的最大活动量，故游隙又分为径向游隙和轴向游隙两种。 径向游隙分为初始游隙、安装游隙和工作游隙
12、。初始游隙是指轴承成品的合套游隙; 安装游隙是指轴承安装于轴颈和轴承座孔后的游隙; 工作游隙是指轴承处于稳定运转状态时的游隙。影响轴承安装游隙的主要因素是轴颈和座孔与轴承之间的过盈配合将导致游隙减小; 而影响轴承工作游隙的主要因素有轴承的温度变化、旋转离心力等 滚动轴承装配时，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动体数量减少，单个滚动体的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，减少使用寿命；游隙太小，会使摩擦力增大，产生的热量增加，加剧磨损，同样能使轴承的使用寿命减少。,一、齿轮箱基本认识4、风电齿轮箱的润滑,1.原理图：,油泵电机,电动泵,机械泵,压力传感器1,溢流阀,单向阀
13、3,单向阀4,取样球阀,压差开关,过滤器,排气口,风冷器,风冷器电机,压力传感器,压力表,压力表开关,齿轮箱,旁通阀,单向阀1,单向阀2,IN1,IN2,OUT4,OUT2,OUT3,OUT1,入口球阀,1#管,2#管,3#管,4#管,5#管,6#管,一、齿轮箱基本认识4、风电齿轮箱的润滑,一、齿轮箱基本认识4、风电齿轮箱的润滑,润滑系统工作原理介绍： 润滑系统必须保证对齿轮箱内的运动部件的强制润滑，对油液的过滤和散热。 润滑系统由电动泵、过滤装置、机械泵、油风冷却器、压力传感器、连接管路等组成。 电动泵、机械泵同时向系统供油，润滑油经滤油器过滤后到温控阀，该温控阀根据润滑油的温度自动控制润滑
14、油的流向。当油温低于45时，润滑油直接进入齿轮箱；当油温高于45时，温控阀开始动作，润滑油经冷却器冷却后再进入到齿轮箱。在齿轮箱的入口和油泵的出口均装有压力传感器用于检测润滑油的压力。 过滤器为双精度过滤，当温度低于+10C 时由于粘度较低，或当过滤器滤芯压差大于4bar 时，滤芯上单向阀打开，液压油只经过10的粗过滤；当温度高于+10C，或滤芯压差低于4bar 时，滤芯上单向阀关闭，润滑油经过10过滤。无论何种情况，未经过滤的油液决不允许进入齿轮箱内各润滑部位。在过滤器上装有压差发讯器，当滤芯堵塞，压力差达到3bar 时压差发讯器发讯，提示更换滤芯。风冷却器用于冷却齿轮箱的润滑油。该风冷却器
15、由电机、高性能轴向风扇、散热片和旁通阀等组成。旁通阀的作用：当冷却器前后压差达到6bar 时，旁通阀开启，润滑油不经冷却板而直接进到齿轮箱。 润滑系统必须有安全阀，以防止压力过高对系统元件造成损坏。 润滑系统必须考虑能够随时排除系统中的气泡，气泡对齿轮箱会造成损坏。 润滑系统的冷却器要有足够的散热能力，同时风扇要有足够的空气流量将舱室内的热空气排出舱室外。最高允许齿轮油温度为+80C。,熔炼,钢锭,锻造,热处理,性能测试,检验,包装,中间检验,入库,粗加工,探伤,热处理,精加工,锻造件加工过程（齿轮、轴类）：,二、齿轮箱加工制造 1、零件加工制造,锻造 锻造就是金属坯料在压力下产生变形而得到锻
16、件的方法。分热锻和冷锻，热锻又分为自由锻和模锻，冷锻只有模锻。 锻造比 改善材质质量的一个重要指标就是锻比，锻件锻造比一般24为宜，可以得到均匀的材质。（风机零件锻比要求见下） 锻后热处理 锻件锻后热处理通常采用正火或正火+回火，用以消除锻造应力，降低硬度，改善组织，细化晶粒，改善切屑性能,二、齿轮箱加工制造 1、零件加工制造,配料,熔炼,铸型,落砂 清理,检验,精加工,检验,入库,造型,烘干,配砂,时效,粗加工,热处理,二、齿轮箱加工制造 1、零件加工制造,零件铸造过程（箱体、端盖）：,二、齿轮箱的加工制造2、齿轮箱组装过程,总装步骤： 1、零部件清洗 2、行星架部套装配 3、后箱齿轮轴部套装配 3.1 二级大齿轮轴部件装配 3.2 中间齿轮轴装配 3.3 输出齿轮轴部件装配 4、后箱体部套 4.1 后箱体内部零件装配 4.2 后箱体端盖部件装配 5、总装部套 6、附件及管
