風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì)存在的問題及應(yīng)對(duì)策略

薛志強(qiáng)

摘要：風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的齒輪箱是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其主要由行星太陽(yáng)輪、中間軸以及行星輪等零部件所組成。我國(guó)風(fēng)能資源利用前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大。齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中極為重要的零部件之一，若其發(fā)生故障將會(huì)直接影響風(fēng)力發(fā)電過程中風(fēng)能與電能的轉(zhuǎn)化。因此，為了避免此類問題的出現(xiàn)，本文針對(duì)風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)研究，必須考慮其設(shè)備的性能和易用性，同時(shí)深入研究材料選擇、設(shè)備參數(shù)和操作程序等，并開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)，以確保風(fēng)電減速器具有良好的穩(wěn)定性、兼容性和使用質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì);問題;應(yīng)對(duì)策略

引言

齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組的重要組成部分，隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增加，齒輪箱故障會(huì)越來越多，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì)存在的問題的研究，能夠提高檢修人員的安全性，對(duì)提升員工技能水平具有非常重要的作用。

1風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的結(jié)構(gòu)和作用

風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的第一級(jí)為行星架輸入，內(nèi)齒圈固定，太陽(yáng)輪浮動(dòng)。采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)，是因?yàn)樘?yáng)輪質(zhì)量輕，慣性小，浮動(dòng)靈敏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。此級(jí)的行星架與輸入軸設(shè)計(jì)為一體，太陽(yáng)輪輸出端用鼓形齒與第二級(jí)安裝有齒輪的主動(dòng)軸內(nèi)花鍵聯(lián)結(jié)。第二級(jí)的主動(dòng)齒輪用過盈配合聯(lián)接在傳動(dòng)軸上與被動(dòng)齒輪軸嚙合;安裝在第二級(jí)被動(dòng)齒輪軸上的第三級(jí)傳動(dòng)的主動(dòng)大齒輪與輸出軸設(shè)計(jì)為一體的小齒輪嚙合，將扭矩傳出。某型雙饋發(fā)電機(jī)組通過齒輪箱1：104的增速作用，達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速。

2風(fēng)力發(fā)電齒輪箱故障診斷方法現(xiàn)狀

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，我國(guó)對(duì)風(fēng)力發(fā)電齒輪箱故障診斷方法的研究也更加深入。當(dāng)前所常用的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱故障診斷方法共有三種，而通過對(duì)風(fēng)力發(fā)電齒輪箱故障診斷方法的原理進(jìn)行分類，其故障診斷方法大致可以分為三類，其分別是振動(dòng)分析法、油液分析法以及聲發(fā)射技術(shù)。眾所周知，齒輪箱及其軸承在運(yùn)動(dòng)過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些振動(dòng)，而振動(dòng)分析法便是通過對(duì)齒輪箱及軸承的振動(dòng)情況進(jìn)行分析，從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱進(jìn)行故障診斷的方法。振動(dòng)分析法主要是依靠振動(dòng)感測(cè)器對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中齒輪箱的振動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的。若齒輪箱的振動(dòng)幅度及頻率過高，那么則表示齒輪箱出現(xiàn)了故障。與振動(dòng)分析法所不同的是，油液分析法是依據(jù)齒輪箱中的油液成分進(jìn)行分析，從而判斷其是否出現(xiàn)故障的診斷方法。當(dāng)齒輪箱出現(xiàn)故障導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生摩擦?xí)r，其油液中便會(huì)出現(xiàn)磨粒，而工作人員可以通過對(duì)磨粒的大小及數(shù)量進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱的故障診斷。聲發(fā)射技術(shù)是一種無(wú)損機(jī)械診斷技術(shù)，該技術(shù)可以直接通過對(duì)應(yīng)力波進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的診斷。在上述三種診斷方法中，最常用的便是振動(dòng)分析方法。這是由于油液分析法往往具有較強(qiáng)的局限性，而聲發(fā)射技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，但其檢測(cè)準(zhǔn)確度卻往往較低。

3風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì)存在的問題

3.1齒輪箱的材料

齒輪箱的選材、生產(chǎn)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)，因?yàn)檫@直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量和零部件、齒輪箱的質(zhì)量。從工作環(huán)境角度綜合分析，在工作環(huán)境中，不僅要考慮到溫度、濕度等方面，還要綜合考慮變速箱的加工過程。例如，必須全面檢查齒輪箱的機(jī)械性能、齒輪箱的強(qiáng)度、剛度等。目前，在變速箱行業(yè)中使用的開發(fā)材料，沒有引起相關(guān)企業(yè)的重視，有些企業(yè)為了節(jié)約成本，沒有投入大量資金開展材料選擇工作，嚴(yán)重影響了齒輪箱的質(zhì)量。

3.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化問題

變速箱的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有很多好處。對(duì)于不同的變速箱，需制定一套設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和程序，幫助減速器、倍增器提高使用的兼容性，這將有助于變速箱的生產(chǎn)和使用，降低生產(chǎn)難度，加快生產(chǎn)速度，減少生產(chǎn)成本。關(guān)于風(fēng)電行業(yè)的設(shè)計(jì)，需根據(jù)目前計(jì)算機(jī)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)風(fēng)電設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)有一系列的指導(dǎo)作用。企業(yè)生產(chǎn)的約束性標(biāo)準(zhǔn)建立在市場(chǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，其以競(jìng)爭(zhēng)力為核心，幫助企業(yè)創(chuàng)造更廣泛的利潤(rùn)。此外，風(fēng)電行業(yè)的發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)可以與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)相適應(yīng)，建立一個(gè)合理的框架，幫助發(fā)電設(shè)計(jì)師定義與設(shè)備生產(chǎn)和研發(fā)過程相關(guān)的一些問題，幫助協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。然而，在實(shí)踐中，一些企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的重視程度不高，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的要求不明確，標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程和工作程序不夠完善，材料的選擇和設(shè)計(jì)參數(shù)的制定容易產(chǎn)生誤差。這主要表現(xiàn)在材料選擇不合理、參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、質(zhì)量缺陷等方面。

4提高風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計(jì)的策略

4.1材料選擇

材料是保證風(fēng)電質(zhì)量的關(guān)鍵因素，其是保證齒輪箱正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，需要引起相關(guān)人員的充分重視。對(duì)風(fēng)力發(fā)電齒輪箱而言，應(yīng)注意原材料的選擇和加工，重視材料的性能和材料使用的安全性和有效性，以保證齒輪箱的性能和質(zhì)量。在選擇材料時(shí)，企業(yè)應(yīng)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)豐富的國(guó)際公司，并根據(jù)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的生產(chǎn)特點(diǎn)，選用適合我國(guó)國(guó)情的材料。在材料加工過程中，還可以考慮新材料的使用，強(qiáng)調(diào)工藝的技術(shù)性和科學(xué)性，以確保材料擁有最大性能。

4.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提升

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品正常使用的最有效手段，目前，企業(yè)越來越注重標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)使零部件更換更加便利，極大提高了使用率。因此，有必要考慮制定標(biāo)準(zhǔn)化且符合市場(chǎng)發(fā)展的設(shè)計(jì)工藝和生產(chǎn)工藝。在設(shè)計(jì)部件時(shí)，應(yīng)注意確保部件之間的互連部件可以在不同的風(fēng)電變速箱中更換和使用，或使部件在不同的風(fēng)電變速箱中互換使用。在風(fēng)力發(fā)電變速箱的使用過程設(shè)計(jì)中，也要注意使用過程的標(biāo)準(zhǔn)化。這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化的操作過程可以為操作員提供更大的便利，并且不會(huì)因設(shè)備的差異而導(dǎo)致操作控制問題。

結(jié)束語(yǔ)

齒輪箱是雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)機(jī)組安全、可靠運(yùn)行有著重要的作用。為了保證我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，需要生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。風(fēng)力發(fā)電齒輪箱是風(fēng)電設(shè)備的重要組成部分，其設(shè)計(jì)至關(guān)重要。風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的設(shè)計(jì)對(duì)齒輪箱的質(zhì)量起決定性作用，對(duì)齒輪箱的加工制造效率有一定的影響。因此，風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

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