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1、精选优质文档-倾情为你奉上 学号 密级 公开 xxxxxxxxx本科生毕业设计风力发电机传动系统的设计 学院名称：培黎工程技术学院 专业名称：机械设计制造及其自动化 学生姓名：马 指导教师：同 教授 二一三年五月专心-专注-专业BACHELORS DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Transmission System of Wind Power Generator College : School of Bailie Engineering & TechnologySubject : Mechanic Design Manuf
2、acturing and Automation Name : Ma Directed by : Professor Tong ChanghongMay 2013郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 摘 要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统
3、的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。本文在对风力发电机的结构、原理深入了解、研究的基础上，对其传动系统的齿轮增速系统进行自主设计。先确定齿轮箱的传动型式，选取一级行星和两级平行定轴传动方案，再分配
4、传动比，通过计算，确定各齿轮齿数，并对其进行接触强度校核，结果符合安全要求。关键词：风力发电机；传动系统；直驱式；双馈式；齿轮增速箱ABSTRACTThe fast development of wind power industry helps to bring about booming of wind power equipment manufacturing business. Transmission system is the core of the wind turbine system and gear box, concerned by the wind power indu
5、stry and research institutions at home and abroad, is the core component of doubly-fed wind turbine transmission system. But as a result of the research of domestic gear box started late and technology is weak, especially in the megawatt wind turbine, it belongs to easy to overload and high rates of
6、 premature failure parts and is easy to out of order. And at the same time, direct drive wind turbines is with the advantages of high efficiency and low noise when low wind speed, but direct drive wind power generator in more and more large-scale development today, low-speed generator is too large t
7、o transport and hoist and the manufacturing cost is higher. After compared with them, considering the structure and the economic problems, we are going to have to rethink how to improve the transmission efficiency of gear box, so as to improve the transmission efficiency of transmission system.On th
8、e basis of deep understanding the structure and principle of wind turbine, i have been doing an independent design about gear growth system of wind turbine transmission system and it is presented in this paper.Firstly, determine the transmission type of the gear box, select level of planets and two
9、level parallel fixed axle transmission scheme, distribute transmission ratio, through calculation, determine the gear teeth, and contact strength check, the result is in conformity with the safety requirements.Keyword: wind driven generator; drive system; direct drive; doubly-fed; step-up gear box目
10、录第1章 绪论1.1 风力发电机研究的背景及其意义1.1.1 风力发电机研究的背景风能是一种可再生的自然资源，是太阳能的转化形式,具体指的是太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均匀，从而使空气沿水平方向运动，空气流动所形成的动能。据统计，地球上的风能理论蕴藏量约为2.741015MW,可开发利用的风能为2.109MW，是地球水能的10倍，只要能够使用地球上1%的风能就能满足全球能源的需要。风能是人类利用历史悠久的能源和动力之一，风能利用主要包括风力发电、风帆助航、风车提水、风力磨坊、风力锯木等。人类对于风能的利用已有千年的历史，风能最早的利用方式是“风帆行舟”、利用“方格形风
11、车”（Panemon）来带动石磨磨谷等。12世纪，风车从中东传入欧洲。据认为，是班师的十字军将风车的概念和设计带到了欧洲，风力和水力很快就在中世纪的英格兰成了机械能的主要来源。今天，荷兰人将风车视为国宝，北欧国家保留的大量荷兰式的大风车，已成为人类文明是的见证。如1895年，丹尼尔哈利戴开始发展了后来演变成鼎鼎有名的“美国农场风车”。在今天，假如没有这种风车，那么在美国、阿根廷和澳大利亚的许多地区，牲畜的牧场饲养也不是不可能的。19世纪末，丹麦人首先研制了风力发电机。1891年丹麦建成了世界第一座风力发电站。到1973年发生石油危机后，风力发电进入了一个蓬勃发展的阶段，在世界不同地区建立了许多
12、大、中型的风电场。同时，气候的变化也推动了风电技术的进一步升温。预计到21世纪中叶，风能将会成为世界能源供应的支柱之一，成为人类社会可持续发展的主要动力源1。1.1.2 风力发电研究的意义从我国来看，改革开放以来,由于我国的经济增长基本建立在高消耗，高污染的传统发展模式上,出现了比较严重的环境污染和生态破坏,环境与发展的矛盾日益突出。再加之不断增加的人口因素 ,这一切最终的结果是资源相对短缺，生态环境脆弱，环境容量不足，这也逐渐成为中国发展中的重大问题。从世界范围内来看，风力发电作为无污染的可再生能源随着世界范围内石油、煤炭储量的不断减少和燃用石油、煤炭等对环境污染产生严重影响。因此，节约能源
13、，提高能源利用率，大力开发使用新能源和可再生能源，逐步以洁净能源替代矿物燃料，是我国能源建设与发展应遵循的原则，也是实施可持续发展战略的一个重要组成部分，对于环境保护和增加能源供应有着积极作用。此种情况下风能的利用受到人们的关注，但我国的风力发电机大多引进国外整套设备，从中国大范围、持久开发风能的需要来看，单纯依赖国外进口风机绝不是根本出路。只有在引进国外先进技术的同时发展我们自己的风机制造业，才是百年大计，才能保证不会面临淘汰的危险。因此研制具有自主知识产权的风力发电机具有十分重大的意义。总之，发展风电技术，对于缓解能源危机,保护环境，发展国民经济具有深远的意义。1.2 风力发电发展的过程、
14、现状及趋势1.2.1 风力发电初创时期风力发电初创时期从18871888年冬到二十世纪30年代初开始，主要代表有美国人布拉什安装了一台被现代人认为是第一台自动运行的且用于发电的风力发电机，以及1891年，丹麦人拉库尔（LaCour）教授设计建造了世界上第一座风力发电试验站，采用蓄电池充、放电方式供电，获得成功，并得到推广应用。1897年，LaCour教授发明了快速转动、叶片数少的风力发电机，在发电时比低转速的风力发电效率高得多，如图1.1。到小容量的风力发电机组技术已经比较成熟，并得到广泛的推广和应用。 图1.1 四叶片直流风力发电 图1.2 Gedser 风力发电机1.2.2 风力发电徘徊发
15、展期从20世纪30年代初到60年代末，为风力发电的第二个阶段。此时风力发电处于徘徊时期。比如,丹麦在风力发电机并网方面研究比较深入，取得了很多成果。1942年，丹麦F.L.Smidth公司在Bobo岛安装了一批两叶片和三叶片的风机，这些风机（与它们的前辈一样）发的是直流电，如图1.2,最具代表性的是盖瑟（Gedser）风力发电机组。创新的200kW盖瑟风力发电机在19561957年由Johannes Juul为SEAS电力公司建成，风机安装在丹麦南部的盖瑟海岸。三叶片，上风向，带有电动机械偏航和异步发电机的风力发电机是现代风力发电机的设计先驱。这台风力机是失速调节型风力机，JohannesJuul发明了紧急气动叶片尖刹车，在风力机过塑是通过离心力的作用解放。基本
