風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)doc

1、 學(xué)號(hào) 密級(jí) 公開(kāi) xxxxxxxxx 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱(chēng)：培黎工程技術(shù)學(xué)院 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名：馬 指導(dǎo)教師：同 教授 二一三年五月BACHELORS DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYDesign of Transmission System of Wind Power Generator College : School of Bailie Engineering & TechnologySubject : Mechanic Design Manufacturing and

2、Automation Name : Ma Directed by : Professor Tong ChanghongMay 2013鄭重聲明鄭重聲明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 摘 要風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮，傳動(dòng)系統(tǒng)是風(fēng)電機(jī)組的核心系統(tǒng)，而齒輪箱又為雙饋式風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，備受?chē)?guó)

3、內(nèi)外風(fēng)電行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。但由于國(guó)內(nèi)齒輪箱的研究起步晚，技術(shù)薄弱，尤其在目前兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，其屬于易過(guò)載和過(guò)早損壞率較高的部件，且易出故障。與之相對(duì)應(yīng)的，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)具備低風(fēng)速時(shí)高效率、低噪音等優(yōu)點(diǎn)，但直驅(qū)式發(fā)電機(jī)組在風(fēng)力發(fā)電越來(lái)越大型化發(fā)展的今天，其過(guò)于龐大的低速發(fā)電機(jī)運(yùn)輸、吊裝困難，制造成本較高。二者相比較，考慮到結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，我們就不得不重新思考如何提高齒輪箱的傳動(dòng)效率，從而提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率。本文在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理深入了解、研究的基礎(chǔ)上，對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪增速系統(tǒng)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)。先確定齒輪箱的傳動(dòng)型式，選取一級(jí)行星和兩級(jí)平行定軸傳動(dòng)方案，再分配傳動(dòng)比，通過(guò)計(jì)算，

4、確定各齒輪齒數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行接觸強(qiáng)度校核，結(jié)果符合安全要求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)；直驅(qū)式；雙饋式；齒輪增速箱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 industry a

5、nd 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 prema

6、ture 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 to tran

7、sport 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 the basi

8、s 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 level

9、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 錄第 1 章

10、 緒論.11.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的背景及其意義.11.1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的背景 .11.1.2 風(fēng)力發(fā)電研究的意義 .11.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的過(guò)程、現(xiàn)狀及趨勢(shì).21.2.1 風(fēng)力發(fā)電初創(chuàng)時(shí)期 .21.2.2 風(fēng)力發(fā)電徘徊發(fā)展期 .21.2.3 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢(shì) .31.2.4 我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)存在的問(wèn)題 .41.3 本文研究的主要內(nèi)容.5第 2 章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)型式.62.1 概述.62.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成與結(jié)構(gòu).72.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式.102.3.1 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī) .102.3.2 雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī) .112.3.3 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)

11、的特性比較 .12第 3 章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .143.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).143.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)布置型式及其特點(diǎn)比較.143.3 增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)型式及分析.153.4 增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).173.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .173.4.2 齒輪增速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .193.4.2.1 傳動(dòng)比的分配.203.4.2.2 行星齒輪選用滿足的幾何條件.203.4.2.3 傳動(dòng)部分參數(shù)計(jì)算.203.4.2.4 齒輪參數(shù)確定.213.4.3 箱 體 .303.4.4 齒輪箱的冷卻和潤(rùn)滑 .313.4.5 齒輪箱的使用及其維護(hù) .313.5 聯(lián)軸器的選用.32總結(jié)與展望

12、.33參考文獻(xiàn) .34致謝 .35附錄 .360第 1 章 緒論1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的背景及其意義1.1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)研究的背景風(fēng)能是一種可再生的自然資源，是太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化形式,具體指的是太陽(yáng)的輻射造成地球表面受熱不均，引起大氣層中壓力分布不均勻，從而使空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)，空氣流動(dòng)所形成的動(dòng)能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球上的風(fēng)能理論蘊(yùn)藏量約為 2.741015MW,可開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能為 2.109MW，是地球水能的 10 倍，只要能夠使用地球上 1%的風(fēng)能就能滿足全球能源的需要。風(fēng)能是人類(lèi)利用歷史悠久的能源和動(dòng)力之一，風(fēng)能利用主要包括風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)帆助航、風(fēng)車(chē)提水、風(fēng)力磨坊、風(fēng)力鋸木等。人類(lèi)對(duì)于風(fēng)能的利用已有

13、千年的歷史，風(fēng)能最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟” 、利用“方格形風(fēng)車(chē)” （Panemon）來(lái)帶動(dòng)石磨磨谷等。12 世紀(jì)，風(fēng)車(chē)從中東傳入歐洲。據(jù)認(rèn)為，是班師的十字軍將風(fēng)車(chē)的概念和設(shè)計(jì)帶到了歐洲，風(fēng)力和水力很快就在中世紀(jì)的英格蘭成了機(jī)械能的主要來(lái)源。今天，荷蘭人將風(fēng)車(chē)視為國(guó)寶，北歐國(guó)家保留的大量荷蘭式的大風(fēng)車(chē)，已成為人類(lèi)文明是的見(jiàn)證。如 1895 年，丹尼爾哈利戴開(kāi)始發(fā)展了后來(lái)演變成鼎鼎有名的“美國(guó)農(nóng)場(chǎng)風(fēng)車(chē)” 。在今天，假如沒(méi)有這種風(fēng)車(chē)，那么在美國(guó)、阿根廷和澳大利亞的許多地區(qū)，牲畜的牧場(chǎng)飼養(yǎng)也不是不可能的。19 世紀(jì)末，丹麥人首先研制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)。1891 年丹麥建成了世界第一座風(fēng)力發(fā)電站。到 197

14、3 年發(fā)生石油危機(jī)后，風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，在世界不同地區(qū)建立了許多大、中型的風(fēng)電場(chǎng)。同時(shí)，氣候的變化也推動(dòng)了風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)一步升溫。預(yù)計(jì)到 21 世紀(jì)中葉，風(fēng)能將會(huì)成為世界能源供應(yīng)的支柱之一，成為人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿υ?。1.1.2 風(fēng)力發(fā)電研究的意義從我國(guó)來(lái)看，改革開(kāi)放以來(lái),由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)基本建立在高消耗，高污染的傳統(tǒng)發(fā)展模式上,出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞,環(huán)境與發(fā)展的矛盾日益突出。再加之不斷增加的人口因素 ,這一切最終的結(jié)果是資源相對(duì)短缺，生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)境容量不足，這也逐漸成為中國(guó)發(fā)展中的重大問(wèn)題。從世界范圍內(nèi)來(lái)看，風(fēng)力發(fā)電作1為無(wú)污染的可再生能源隨著世界

15、范圍內(nèi)石油、煤炭?jī)?chǔ)量的不斷減少和燃用石油、煤炭等對(duì)環(huán)境污染產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，節(jié)約能源，提高能源利用率，大力開(kāi)發(fā)使用新能源和可再生能源，逐步以潔凈能源替代礦物燃料，是我國(guó)能源建設(shè)與發(fā)展應(yīng)遵循的原則，也是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和增加能源供應(yīng)有著積極作用。此種情況下風(fēng)能的利用受到人們的關(guān)注，但我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多引進(jìn)國(guó)外整套設(shè)備，從中國(guó)大范圍、持久開(kāi)發(fā)風(fēng)能的需要來(lái)看，單純依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口風(fēng)機(jī)絕不是根本出路。只有在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)發(fā)展我們自己的風(fēng)機(jī)制造業(yè)，才是百年大計(jì)，才能保證不會(huì)面臨淘汰的危險(xiǎn)。因此研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有十分重大的意義。總之，發(fā)展風(fēng)電技術(shù)

16、，對(duì)于緩解能源危機(jī),保護(hù)環(huán)境，發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有深遠(yuǎn)的意義。1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的過(guò)程、現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.2.1 風(fēng)力發(fā)電初創(chuàng)時(shí)期風(fēng)力發(fā)電初創(chuàng)時(shí)期從 18871888 年冬到二十世紀(jì) 30 年代初開(kāi)始，主要代表有美國(guó)人布拉什安裝了一臺(tái)被現(xiàn)代人認(rèn)為是第一臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行的且用于發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以及 1891 年，丹麥人拉庫(kù)爾（LaCour）教授設(shè)計(jì)建造了世界上第一座風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)站，采用蓄電池充、放電方式供電，獲得成功，并得到推廣應(yīng)用。1897 年，LaCour 教授發(fā)明了快速轉(zhuǎn)動(dòng)、葉片數(shù)少的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在發(fā)電時(shí)比低轉(zhuǎn)速的風(fēng)力發(fā)電效率高得多，如圖 1.1。到小容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)已經(jīng)比較成熟，并得到廣泛的

17、推廣和應(yīng)用。 圖 1.1 四葉片直流風(fēng)力發(fā)電 圖 1.2 Gedser 風(fēng)力發(fā)電機(jī)21.2.2 風(fēng)力發(fā)電徘徊發(fā)展期從 20 世紀(jì) 30 年代初到 60 年代末，為風(fēng)力發(fā)電的第二個(gè)階段。此時(shí)風(fēng)力發(fā)電處于徘徊時(shí)期。比如,丹麥在風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方面研究比較深入，取得了很多成果。1942 年，丹麥F.L.Smidth 公司在 Bobo 島安裝了一批兩葉片和三葉片的風(fēng)機(jī)，這些風(fēng)機(jī)（與它們的前輩一樣）發(fā)的是直流電，如圖 1.2,最具代表性的是蓋瑟（Gedser）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。創(chuàng)新的 200kW 蓋瑟風(fēng)力發(fā)電機(jī)在 19561957 年由 Johannes Juul 為 SEAS 電力公司建成，風(fēng)機(jī)安裝在丹麥南

18、部的蓋瑟海岸。三葉片，上風(fēng)向，帶有電動(dòng)機(jī)械偏航和異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)先驅(qū)。這臺(tái)風(fēng)力機(jī)是失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力機(jī)，JohannesJuul 發(fā)明了緊急氣動(dòng)葉片尖剎車(chē)，在風(fēng)力機(jī)過(guò)塑是通過(guò)離心力的作用解放?；旧吓c現(xiàn)代失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上使用著相同的系統(tǒng)。這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在隨后的很多年一直是世界上最大的。它在無(wú)需維護(hù)的情況下，運(yùn)行了 11 年。同樣的，法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)在這一時(shí)期對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)都取得了一些進(jìn)展，但仍由于一些客觀技術(shù)原因的存在，仍沒(méi)有將風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展到對(duì)于當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)的最大化。如前所述，為了找到更加廉價(jià)的能源，世界各國(guó)對(duì)風(fēng)力發(fā)電寄予厚望，也投入了大量的人力、物力、財(cái)力，研制成

19、功了一些大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但在20 世紀(jì) 60 年代初，由于石油價(jià)格降低，風(fēng)力發(fā)電在造價(jià)和穩(wěn)定可靠性方面遠(yuǎn)競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)火力發(fā)電，所以風(fēng)力發(fā)電的研究又停滯下來(lái) 1。1.2.3 風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀及趨勢(shì)隨著國(guó)際社會(huì)能源緊缺壓力的不斷增大，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重化，風(fēng)力發(fā)電得到了高度的重視。二十多年來(lái)，風(fēng)電技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用規(guī)模越來(lái)越廣。其中我國(guó)增長(zhǎng)最快，維持 100%的增速，當(dāng)年吊裝完成 1400 萬(wàn)千瓦，比 2008 年增加了 760 萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng) 120%；歐盟實(shí)現(xiàn)裝機(jī)容量 1056 萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng) 17%；美國(guó)凈增 992 萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng) 19%。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)的統(tǒng)計(jì)，截止到 2

20、010 年12 月，2010 年全球風(fēng)能新增裝機(jī) 3850 萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī) 19440 萬(wàn)千瓦，同比 2009 年（15870 萬(wàn)千瓦）增長(zhǎng)了 22.5%。2010 年新增風(fēng)電投資近 473 億歐元（650 億美元） 。從風(fēng)電發(fā)展的區(qū)域分布區(qū)域來(lái)看，2010 年歐洲、亞洲、北美仍分居世界三甲，32010 年底的裝機(jī)容量分別達(dá)到 8756 萬(wàn)千瓦、5828 萬(wàn)千瓦合 4699 萬(wàn)千瓦。歐洲雖然仍居首位，但是與亞洲、北美的差距正在縮小，我國(guó)風(fēng)電新增容量超過(guò)歐盟。業(yè)內(nèi)人士普遍估計(jì)，到 2010 年三大風(fēng)電裝機(jī)容量將基本持平。從國(guó)別來(lái)看，我國(guó)以累計(jì)裝機(jī)容量 4478 萬(wàn)千瓦穩(wěn)居首位，美國(guó)以 4027

21、 萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量位居第二，德國(guó)以 2736 萬(wàn)千瓦的容量位居第三，西班牙和印度位居第四和第五，累計(jì)裝機(jī)容量分別 2030 萬(wàn)千瓦和1297 萬(wàn)千瓦。進(jìn)入前十名的還有法國(guó)（596 萬(wàn)千瓦） 、英國(guó)（586 萬(wàn)千瓦） 、意大利（579 萬(wàn)千瓦） 、加拿大（401 萬(wàn)千瓦） 、和葡萄牙（383 萬(wàn)千瓦） ，詳見(jiàn)圖 1.3。圖 1.3 2010 年全球風(fēng)電裝機(jī)排名前十的國(guó)家總之,隨著各國(guó)政策的傾斜和科技的不斷進(jìn)步,世界風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速,展現(xiàn)出了廣闊的前景。未來(lái)數(shù)年世界風(fēng)力發(fā)展的趨勢(shì)可能如下發(fā)展:(1) 風(fēng)力發(fā)電從陸地向海面拓展。 (2) 單機(jī)容量進(jìn)一步增大單機(jī)容量為 5 MW 的風(fēng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)

22、行階段。 (3) 在技術(shù)上,經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展,世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組逐漸形成了水平軸、三葉片、上風(fēng)向、管式塔的統(tǒng)一形式.進(jìn)入 21 世紀(jì)后,隨著電力電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)和材料技術(shù)的不斷發(fā)展,世界風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了飛速發(fā)展,主要體現(xiàn)在: 1) 變槳距功率調(diào)節(jié)方式迅速取代定槳距功率調(diào)節(jié)方式。2) 變速恒頻方式迅速取代恒速恒頻方式。3) 無(wú)齒輪箱系統(tǒng)的直驅(qū)方式增多。(4) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更加個(gè)性化。(5) 從事風(fēng)力發(fā)電的隊(duì)伍進(jìn)一步擴(kuò)大2。1.2.4 我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)存在的問(wèn)題雖然目前我國(guó)的風(fēng)電發(fā)展速度非?？? 但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比, 主要存在以下問(wèn)題:41國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)量不足, 很大一部分核心設(shè)備主要從國(guó)外進(jìn)口

23、, 采購(gòu)價(jià)格較高; 同時(shí)某些技術(shù)瓶頸也使生產(chǎn)成本增加, 故風(fēng)力發(fā)電的能源價(jià)格居高不下。2從發(fā)電量因數(shù)的比較可以看出, 我國(guó)的發(fā)電量因數(shù)還不到世界的一半, 這就意味著我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝量和發(fā)電量嚴(yán)重不成比例。3我國(guó)近海的風(fēng)能資源比陸上豐富, 具有更高、更穩(wěn)定的風(fēng)速; 與陸上相比, 可提供的能量超過(guò) 120%140%以上, 故海上風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展在我國(guó)未來(lái)非常重要。但是, 我國(guó)的海上風(fēng)電發(fā)展已慢于世界其他國(guó)家, 且在技術(shù)研發(fā)方面也有不小的差距。1.3 本文研究的主要內(nèi)容風(fēng)力發(fā)電機(jī)依據(jù)有無(wú)齒輪箱分為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及介于二者之中的半直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。而當(dāng)前風(fēng)電技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展主要

24、呈現(xiàn)大型化、變速運(yùn)行、變槳距、無(wú)齒輪箱等特點(diǎn)。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于極對(duì)數(shù)小，因而結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，體積小，但是由于需要齒輪增速箱，因此傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，齒輪箱設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，容易出故障。直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，不需要齒輪箱增速，從而提高了傳動(dòng)效率和可靠性，減少了故障點(diǎn)，但是直驅(qū)式機(jī)組的發(fā)電機(jī)極對(duì)數(shù)高，體積比較大，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。所以本文在基于對(duì)二者優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比中，取長(zhǎng)補(bǔ)短進(jìn)行對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，即對(duì)雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的增速齒輪箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，使傳動(dòng)系統(tǒng)既具有雙饋式的增速作用，又能夠具備直驅(qū)式的高的傳動(dòng)效率。5第 2 章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)型式2.1 概述風(fēng)力發(fā)電機(jī)

25、的功能是將風(fēng)輪獲取的空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，輸送到電網(wǎng)中。對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本要求是在風(fēng)電場(chǎng)所處的氣候和環(huán)境條件下長(zhǎng)期安全輸送，以較低的成本獲取最大的年度發(fā)電量。圖 2.1 為風(fēng)力發(fā)電設(shè)備示意。如圖所示機(jī)械傳動(dòng)、偏航、液壓、制動(dòng)、發(fā)電機(jī)和控制等系統(tǒng)大部分都裝在機(jī)艙內(nèi)部，機(jī)艙外伸部分則是輪轂支撐的風(fēng)輪。偏航系統(tǒng)直接安裝在機(jī)艙底部，機(jī)艙通過(guò)偏航軸承與偏航機(jī)構(gòu)連接，并安裝在塔架上，可隨時(shí)根據(jù)風(fēng)向變化調(diào)整迎風(fēng)風(fēng)向3。圖 2.1 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備示意風(fēng)電機(jī)組的主要部件布置要使得機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，機(jī)頭（機(jī)艙與風(fēng)輪）中心與塔架中心相一致，整個(gè)機(jī)艙底部與塔架的連接應(yīng)能抵御風(fēng)輪對(duì)塔架造成的動(dòng)力負(fù)載與

26、疲勞負(fù)載作用。機(jī)艙外殼是玻璃纖維和環(huán)氧樹(shù)脂制造的機(jī)艙罩，具有低成本、重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，能有效地防雨、防潮和抵御鹽霧、風(fēng)沙的侵蝕。圖 2.2 是上風(fēng)向、三葉片、水平軸、變槳變速帶齒輪箱的兆瓦級(jí)風(fēng)電主流結(jié)構(gòu)。風(fēng)電機(jī)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量，通過(guò)輪轂、主軸、齒輪箱的高速軸和柔性聯(lián)軸器送到發(fā)電機(jī)。之所以使用齒輪箱，是為了將風(fēng)輪上的低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩能量，轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)6上的高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的能量，這樣就可以使用就結(jié)構(gòu)較小的普通電機(jī)發(fā)電。如果不使用齒輪增速箱，在很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下只能用一個(gè)技術(shù)較多的發(fā)電機(jī)，而用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量與轉(zhuǎn)矩大小成正比例，這樣的發(fā)電機(jī)將非常龐大和笨重。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)就是沒(méi)有齒輪增速箱，由

27、風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，亦稱(chēng)無(wú)齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如圖 2.3 所示。 圖 2.2 風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖 圖 2.3 直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成與結(jié)構(gòu) 如圖 2.1 所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是由風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、控制與安全系統(tǒng)、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)等組成。該機(jī)組通過(guò)風(fēng)力推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)增速來(lái)達(dá)到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，有效的將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能。其工作過(guò)程流程圖如圖 2.4。風(fēng)風(fēng) 能能 機(jī)械能機(jī)械能 機(jī)械能機(jī)械能 電能電能圖 2.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作過(guò)程1風(fēng)輪風(fēng)力機(jī)區(qū)別于其他機(jī)械的最主要特征就是風(fēng)輪。風(fēng)輪一般由 23 個(gè)葉片和輪轂組成，其主要

28、功能就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。普通風(fēng)力機(jī)從審美觀點(diǎn)看一般三葉片更令人滿意。葉片是吸收風(fēng)能的單元，用于將空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能。葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是風(fēng)作用在葉片上產(chǎn)生的升力導(dǎo)致。風(fēng)風(fēng) 輪輪傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)7輪轂是風(fēng)輪的樞紐，也是葉片的根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來(lái)的力，都通過(guò)輪轂傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)，再傳到風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。同時(shí)輪轂也是控制葉片槳距（是葉片做俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)）的所在。圖 2.5 輪 轂 2傳動(dòng)系統(tǒng)葉輪產(chǎn)生的機(jī)械能由機(jī)艙里的傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī),風(fēng)力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)一般包括低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸器、制動(dòng)器和安全過(guò)載保護(hù)裝置等組成。齒輪用于增加葉輪轉(zhuǎn)速,從 20 到 50

29、r/min 增速到 1000 到 1500r/min,驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。齒輪箱有兩種:平行軸式和行星式。但有些風(fēng)力機(jī)的輪轂直接連接到齒輪箱上，不需要低速傳動(dòng)軸。還有些風(fēng)力機(jī)（特別是小型風(fēng)力機(jī)）設(shè)計(jì)成無(wú)齒輪箱的，風(fēng)輪直接連接發(fā)電機(jī)。傳動(dòng)系統(tǒng)要按輸出功率和最大扭矩載荷來(lái)設(shè)計(jì)。3偏航系統(tǒng)（對(duì)風(fēng)裝置）偏航系統(tǒng)主要有兩個(gè)作用：其一是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率；其二是提供必要的緊縮力矩，以保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。偏航系統(tǒng)工作原理：風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件，對(duì)應(yīng)每一個(gè)風(fēng)向都有一個(gè)相應(yīng)的脈沖輸出信號(hào)，通過(guò)偏航系統(tǒng)軟件確定旋轉(zhuǎn)方向和偏航

30、角度，風(fēng)向標(biāo)將風(fēng)向變化用脈沖信號(hào)傳遞到偏航點(diǎn)擊的控制回路的處理器里，經(jīng)過(guò)偏航系統(tǒng)調(diào)節(jié)軟件比較后處理給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的陀螺力矩，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將通過(guò)同軸連結(jié)的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，當(dāng)對(duì)風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號(hào)，電機(jī)停止工作，偏航過(guò)程結(jié)束。4液壓和制動(dòng)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的主要功能是向制動(dòng)系統(tǒng)或液壓、伺服變槳距控制系統(tǒng)的工作油缸提供壓力油，由電動(dòng)機(jī)、油泵、油箱、過(guò)濾器、管路及各種液壓閥組成。制動(dòng)系統(tǒng)主要分為空氣動(dòng)力制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)兩部分。5發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)是將葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的部件。齒輪箱高速軸和發(fā)電機(jī)軸通過(guò)柔性聯(lián)軸器

31、連接，發(fā)電機(jī)通過(guò)四個(gè)橡皮減震器與機(jī)艙底盤(pán)連接，這種結(jié)構(gòu)可以有效8地降低發(fā)電機(jī)噪聲。風(fēng)電機(jī)組要求發(fā)電機(jī)在負(fù)荷相對(duì)較低的情況下，仍保持有較高的效率，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組大多數(shù)時(shí)間內(nèi)在較低風(fēng)速下運(yùn)行。風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、變流器、水循環(huán)裝置（水泵、水箱）或空冷裝置。常見(jiàn)的發(fā)電機(jī)由異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)兩種。6控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)利用微處理機(jī)，邏輯程序控制器或單片機(jī)通過(guò)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中輸入信號(hào)的采集、傳輸、分析，來(lái)控制風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率，如發(fā)生故障或其他異常情況能自動(dòng)地檢測(cè)并分析確定原因，自動(dòng)調(diào)整排除故障或進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。其主要任務(wù)是自動(dòng)控制風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行，依照其特性自動(dòng)檢測(cè)故障并根據(jù)情況采取相應(yīng)的措施。主要包括控

32、制和檢測(cè)兩部分。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)和載荷狀況、風(fēng)況、變槳變速特點(diǎn)及其他外部條件，將組的運(yùn)行情況主要分為以下幾類(lèi)：待機(jī)狀態(tài)、發(fā)電狀態(tài)、大風(fēng)停機(jī)方式、故障停機(jī)方式，人工停機(jī)方式和緊急停機(jī)方式。7機(jī)艙機(jī)艙的布置應(yīng)遵循以下原則：(1) 操作和維修方便。(2) 功能效率要求高。(3) 盡量保持機(jī)艙靜平衡，使機(jī)艙的重心位于機(jī)艙的對(duì)稱(chēng)面內(nèi)，在塔架與風(fēng)輪之間偏塔架軸線一方。這樣便于吊具設(shè)計(jì)、機(jī)艙吊裝，并有利于偏航回轉(zhuǎn)裝置負(fù)載均勻。圖 2.6 機(jī)艙布置圖1輪轂 2增速 3機(jī)艙罩 4聯(lián)軸器 5電控系統(tǒng) 6發(fā)電機(jī) 7冷卻器 8泵站9偏航驅(qū)動(dòng) 10偏航制動(dòng) 11偏航軸承 12底座 13彈性底座 14葉片8塔架與基礎(chǔ)塔

33、架是支持風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)等部件的架子，還承受風(fēng)向風(fēng)力機(jī)和塔架的風(fēng)壓及風(fēng)力9機(jī)運(yùn)行中的動(dòng)載荷。塔架不僅要有一定的高度，使風(fēng)力機(jī)處于較為理想的位置上（及渦流影響較小的高度）運(yùn)轉(zhuǎn)，還必須具有足夠的疲勞強(qiáng)度，能承受風(fēng)輪引起的振動(dòng)載荷，包括啟動(dòng)和停機(jī)的周期性影響、突風(fēng)變化、塔影效應(yīng)等。風(fēng)力機(jī)組的基礎(chǔ)通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況設(shè)計(jì)成不同的形式。其中心預(yù)置與塔架連接的基礎(chǔ)件，以便將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組牢牢固定在基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)周?chē)€要設(shè)置與防雷機(jī)的接地系統(tǒng)3。2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式風(fēng)力發(fā)電機(jī)依據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)有無(wú)齒輪箱分類(lèi)，分為直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。下面主要以按照有無(wú)齒輪箱，研究直驅(qū)式與雙饋式

34、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作特性，其中主要以雙饋式為主。雙饋式變槳變速恒頻技術(shù)的主要特點(diǎn)是采用了風(fēng)輪可變速變槳運(yùn)行，傳動(dòng)系統(tǒng)采用齒輪箱增速和雙饋異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，而直驅(qū)式變速變槳恒頻技術(shù)采用了風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)直接耦合的傳動(dòng)方式，發(fā)電機(jī)多采用多極同步電機(jī)，通過(guò)全功率變頻裝置并網(wǎng)。直驅(qū)技術(shù)的最大特點(diǎn)是可靠性和效率都進(jìn)一步得到了提高。還有一種介于二者之間的半直驅(qū)式，由葉輪通過(guò)單級(jí)增速裝置驅(qū)動(dòng)多極同步發(fā)電機(jī)，是直驅(qū)式和傳統(tǒng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的混合。2.3.1 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種由風(fēng)力直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，亦稱(chēng)無(wú)齒輪風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)電機(jī)采用多極電機(jī)與葉輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。由于齒輪

35、箱是目前在兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中屬易過(guò)載和過(guò)早損壞率較高的部件，因此，沒(méi)有齒輪箱的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，具備低風(fēng)速時(shí)高效率、低噪音、高壽命、減小機(jī)組體積、降低運(yùn)行維護(hù)成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。直接驅(qū)動(dòng)式變速恒頻（DDVSCF）風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖如圖 2.7 所示，風(fēng)輪與同步發(fā)電機(jī)直接連接，無(wú)需升速齒輪箱。首先將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為頻率、幅值均變化的三相交流電，經(jīng)過(guò)整流之后變?yōu)橹绷?，然后通過(guò)逆變器變換為恒幅恒頻的三相交流電并入電網(wǎng)。通過(guò)中間電力電子變流器環(huán)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)有功功率和無(wú)功功率進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，最大效率利用風(fēng)能。 與雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：10（1）傳動(dòng)部件的減少，提高了風(fēng)力發(fā)電

36、機(jī)組的可靠性、能源利用率和生產(chǎn)周期縮短；（2）變速恒頻技術(shù)的采用提高了風(fēng)電機(jī)組的效率；（3）機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪音、提高了整機(jī)效率； （4）可靠性的提高降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本，維修工作量也大大降低了；（5）利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功功率無(wú)功功率的靈活控制；（6）發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間采用全功率逆變流器輸出功率完全可控，使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的相互影響減少，電網(wǎng)故障時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)的損害較小。其缺點(diǎn)在于：(1) 由于直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沒(méi)有齒輪箱，低速風(fēng)輪直接與發(fā)電機(jī)相連接，各種有害沖擊載荷也全部由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)承受，對(duì)發(fā)電機(jī)要求很高。(2) 為了提高發(fā)電效率，發(fā)電機(jī)的極數(shù)非

37、常大，通常在100極左右，發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，體積龐大，需要進(jìn)行整機(jī)吊裝；(3) 由于全功率連接，使得功率變換器造價(jià)昂貴，控制復(fù)雜；(4) 用于直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電的發(fā)電機(jī)，工作在低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，電機(jī)設(shè)計(jì)困難、極數(shù)多、尺寸大造成體積大、造價(jià)高、運(yùn)輸、安裝困難。圖2.7 直接驅(qū)動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)框圖42.3.2 雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙饋型發(fā)電機(jī)又被人們稱(chēng)之為交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。雙饋型風(fēng)電機(jī)組中，為了讓風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相匹配，必須在風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間用齒輪箱來(lái)聯(lián)接，這就增加了機(jī)組的總成本；而齒輪箱噪音大、故障率高、需要定期維護(hù)，并且增加了機(jī)械損耗；機(jī)組中采用的雙向變頻器結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜；電刷和滑環(huán)間也

38、存在機(jī)械磨損。雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)是采用了多級(jí)齒輪箱驅(qū)動(dòng)有刷雙饋式異步發(fā)電機(jī)。它的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，重量輕，體積小，變流器容量小，但齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)永磁同步發(fā)電機(jī)電容電網(wǎng)風(fēng)力機(jī)整流器逆變器11成本高且存在機(jī)械運(yùn)行損耗。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組是具有定、轉(zhuǎn)子兩套繞組的雙饋型異步發(fā)電機(jī)（DFIG） ，定子接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子通過(guò)電力電子變換器與電網(wǎng)相連，如圖 2.8 所示。在風(fēng)力發(fā)電中采用交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電方案，可以獲得以下優(yōu)越的性能：(1) 調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的頻率可以在不同的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)恒頻發(fā)電，滿足用電負(fù)載和并網(wǎng)的要求，即變速恒頻運(yùn)行。這樣可以從能量最大利用等角度去調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，提高發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。(

39、2) 調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的有功分量和無(wú)功分量，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功功率和無(wú)功功率。這樣不但可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，補(bǔ)償電網(wǎng)的無(wú)功需求，還可以提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。(3) 由于采用了交流勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)構(gòu)成了“柔性連接” ，即可以根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，精確的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓，使其能滿足要求。(4) 由于控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)的，而流過(guò)轉(zhuǎn)子電路的功率是由交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，它僅僅是額定功率的一小部分，這樣就大大降低了變頻器的容量，減少了變頻器的成本。齒輪箱電網(wǎng)DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變換器網(wǎng)側(cè)變換器圖 2.8 雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

40、框圖42.3.3 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特性比較雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)是采用了多級(jí)齒輪箱驅(qū)動(dòng)有刷雙饋式異步發(fā)電機(jī)。它的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，重量輕，體積小，變流器容量小，但齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)成本高且存在機(jī)械運(yùn)行損耗。直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在傳動(dòng)鏈中省掉了齒輪箱，將風(fēng)輪與低速同步發(fā)電機(jī)直接連接，然后通過(guò)變流器全變流上網(wǎng)，降低了機(jī)械故障的概率和定期維護(hù)的成本，同時(shí)提12高了風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率和運(yùn)行可靠性，但是電機(jī)體積大、價(jià)格高。表 2.1 直驅(qū)式和雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特性比較機(jī)型和特性勵(lì)磁雙饋型風(fēng)力發(fā)機(jī)組永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組統(tǒng)維護(hù)成本較高（齒輪箱故障多）低系統(tǒng)價(jià)格中高系統(tǒng)效率較高高變流其容量全

41、功率的 1/3全功率變流變流系統(tǒng)穩(wěn)定性中高電機(jī)滑環(huán)半年換碳刷，兩年換滑環(huán)無(wú)碳刷，滑環(huán)電機(jī)重量輕重電機(jī)種類(lèi)勵(lì)磁永磁，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮永磁體退磁問(wèn)題綜上文所述，雙饋式較之直驅(qū)式具有下列特點(diǎn)： （1）勵(lì)磁雙饋風(fēng)電機(jī)組具有很高的性?xún)r(jià)比，尤其適合變速 恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，因而在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍然是風(fēng)電行業(yè)的主流機(jī)型。 （2）永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組可靠性高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量大大提高。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件成熟時(shí)，永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組有望成為風(fēng)電領(lǐng)域更受歡迎的產(chǎn)品。目前，由于雙饋風(fēng)電機(jī)組技術(shù)十分成熟，生產(chǎn)廠商較多，業(yè)主選擇性更強(qiáng)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，仍是風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)的主流機(jī)型。而直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組技術(shù)尚未完全成熟，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商較少，有

42、些機(jī)型還處在設(shè)計(jì)研發(fā)階段，并且已投人運(yùn)行的機(jī)組運(yùn)行時(shí)間較短，其性能、工藝質(zhì)量尚需時(shí)日考驗(yàn)，更大兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組仍需在結(jié)構(gòu)、材料、工藝等方面進(jìn)一步研究。13第 3 章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是指將風(fēng)輪獲得的空氣動(dòng)力以機(jī)械方式傳遞到發(fā)電機(jī)的整個(gè)軸系及其組成部分，由主軸、齒輪箱、聯(lián)軸器、制動(dòng)器和過(guò)載安全保護(hù)裝置等組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)系統(tǒng)有各種各樣的布置方式，因而其結(jié)構(gòu)形式也具有多樣化的特點(diǎn)。軸系的結(jié)構(gòu)主要與采用的發(fā)電機(jī)形式有關(guān)。目前，雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般采用齒輪箱增速。圖 3.1 帶增速齒輪箱的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖53.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)布

43、置型式及其特點(diǎn)比較傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用齒輪增速裝置，按主軸軸承的支撐方式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)形式分為“兩點(diǎn)式” 、 “三點(diǎn)式” 、 “一點(diǎn)式”和“內(nèi)置式”四種，具體見(jiàn)表 3.1。表 3.1 四種布置方式的比較特性分布方式概念比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)兩 點(diǎn) 式主軸用兩個(gè)軸承座支撐，其中靠近輪轂的軸承作為固定端，另一個(gè)軸承作為浮動(dòng)端，讓主軸及其軸承承受風(fēng)輪的大部分載荷，減少風(fēng)輪載荷突變對(duì)齒輪箱的影響穩(wěn)定性最好軸系較長(zhǎng)，增大了機(jī)艙的體積和重量機(jī)組功率越大，隨著主軸直徑和長(zhǎng)度的增大，機(jī)艙布置和吊裝難度也隨之增大14三 點(diǎn) 式該種方式實(shí)際上是在“兩點(diǎn)式”的基礎(chǔ)上省去了一個(gè)主軸的軸承，由主軸前端軸承和齒輪向兩側(cè)的支架組成

44、縮短軸向尺寸簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)對(duì)齒輪箱的承載能力要求高噪聲大該種布置不需主軸，風(fēng)輪法蘭直接通過(guò)一個(gè)大軸承支撐在機(jī)架上齒輪箱的輸入軸不會(huì)因彎曲力矩而變形一 點(diǎn) 式不需主軸，齒輪箱箱體和機(jī)艙支架做成一體傳動(dòng)裝置緊湊傳動(dòng)鏈的前軸承、齒輪箱和箱架合的機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度加大對(duì)零件的強(qiáng)度和性能的要求較高內(nèi) 置 式該種布置是將主軸、主軸承與齒輪相集成在一起，主軸內(nèi)置于齒輪箱內(nèi)，主軸與第一級(jí)行星輪采用花鍵或過(guò)盈連接，風(fēng)輪載荷通過(guò)箱體傳到主軸機(jī)架上結(jié)構(gòu)緊湊風(fēng)輪與主軸裝配方便齒輪箱內(nèi)齒輪采用集中強(qiáng)制潤(rùn)滑，潤(rùn)滑效果好 現(xiàn)場(chǎng)安裝、維護(hù)工作量小齒輪箱外形尺寸和重量大制造成本相對(duì)較高風(fēng)輪載荷直接作用在齒輪箱箱體上，度齒輪和軸承的運(yùn)

45、轉(zhuǎn)影響較大3.3 增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)型式及分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的種類(lèi)很多，按照傳統(tǒng)類(lèi)型可分為圓柱齒輪箱、行星齒輪箱以及他們相互組合起來(lái)的齒輪箱；按照傳動(dòng)的技術(shù)分為單機(jī)和多級(jí)齒輪箱；按照傳動(dòng)的布置形式又分為展開(kāi)式、分流式和同軸式以及混合式等3。近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已發(fā)展到兆瓦級(jí)，下面就兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱予以簡(jiǎn)單的介紹。1一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)形式，其傳動(dòng)原理簡(jiǎn)單的概括為，行星架將風(fēng)輪動(dòng)力傳至行星輪（通常設(shè)置三個(gè)行星輪），再經(jīng)過(guò)中心太陽(yáng)輪到平行軸齒輪，經(jīng)兩級(jí)平行軸齒輪傳遞是高速軸輸出。圖 3.2 的視圖顯示了動(dòng)力傳遞和增速線路以及齒輪箱結(jié)構(gòu)。機(jī)組的主

46、軸與齒輪箱輸入軸（行星架）利用脹緊套連接，裝拆方便，能保證良好15的對(duì)中性，且減少應(yīng)力集中。在行星齒輪級(jí)中常利用太陽(yáng)輪的浮動(dòng)實(shí)現(xiàn)均載。這種結(jié)構(gòu)在 12MW 的機(jī)組中應(yīng)用較多。 圖 3.2 一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)齒輪箱2兩級(jí)行星齒輪和一級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)兩級(jí)行星齒輪和一級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)型式，采用了兩級(jí)行星齒輪增速可獲得較大增速比，實(shí)際應(yīng)用時(shí)在兩行星級(jí)之外加上一級(jí)平行軸齒輪，錯(cuò)開(kāi)中心位置，以便利用中心通孔通入電纜或液壓管路。圖 3.3 的視圖顯示了其動(dòng)力傳遞和增速線路以及結(jié)構(gòu)。圖 3.3 兩級(jí)行星和一級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)箱齒輪3內(nèi)嚙合齒輪分流定軸傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪分流定軸傳動(dòng)是將一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸齒

47、輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的行星架與箱體固定在一起，行星輪軸也變成固定軸，內(nèi)齒圈成為主動(dòng)輪，動(dòng)力通常由三根齒輪分流傳至同軸連接的三個(gè)大齒輪，再將動(dòng)力匯合到中心輪傳至末級(jí)平行軸齒輪。這種傳動(dòng)方式也通常用于半直驅(qū)機(jī)組的傳動(dòng)裝置中。由內(nèi)齒圈輸入，將功率分流到幾個(gè)軸齒輪，再?gòu)耐S的幾個(gè)大齒輪傳遞到下一級(jí)平行軸齒輪，相當(dāng)于行星架固定，內(nèi)齒圈作為主動(dòng)輪，再排行星齒輪變?yōu)槎ㄝS傳動(dòng)。這種裝置由于沒(méi)有周轉(zhuǎn)軸，有利于布置潤(rùn)滑油路。另外從結(jié)構(gòu)上看各個(gè)組件可獨(dú)立拆卸，便于在機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行檢修。4分流差動(dòng)齒輪傳動(dòng)16對(duì)于分流差動(dòng)齒輪傳動(dòng)方式可以通過(guò)圖 3.4 來(lái)了解，如圖所示，則是利用差動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力分流和合流的傳動(dòng)方式，可在結(jié)

48、構(gòu)設(shè)計(jì)中增加行星輪的個(gè)數(shù)，并采用柔性行星輪軸，是載荷分配更加均勻，用于較大功率場(chǎng)合。由圖中可以看出，行星架傳入的動(dòng)力一部分經(jīng)行星輪左側(cè)傳至太陽(yáng)輪，另一部分通過(guò)與行星架項(xiàng)鏈的大內(nèi)齒圈經(jīng)一組定軸齒輪傳至太陽(yáng)輪，由于差動(dòng)傳遞的作用，兩部分的動(dòng)力在此合成輸出，傳至末級(jí)平行軸齒輪。圖 3.4 內(nèi)嚙合齒輪分流定軸傳動(dòng)3.4 增速齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，風(fēng)電機(jī)組正向大型化發(fā)展，由于風(fēng)能資源一般分布在環(huán)境相對(duì)極其惡劣、人煙稀少的極地地方，而風(fēng)電場(chǎng)的安置又必須以風(fēng)能的分布為先決條件。所以，相對(duì)來(lái)說(shuō)，鑒于對(duì)風(fēng)力機(jī)的裝機(jī)、傳動(dòng)效率、維護(hù)、維修方面的原因，提高風(fēng)力機(jī)的可靠性是不容置緩。如第二章中

49、所述，現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)形式依據(jù)有無(wú)齒輪箱可分為帶增速齒輪箱風(fēng)電機(jī)組、直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組和半直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組。由其特性可知，盡管直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組具有簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量越來(lái)越向大型化發(fā)展的今天，過(guò)于龐大的低速發(fā)電機(jī)造成的運(yùn)輸、吊裝難題，加上較高制造成本的條件限制，不得不回過(guò)頭來(lái)思考如何減小機(jī)構(gòu)的體積和重量以及降低成本的途徑。適當(dāng)運(yùn)用齒輪增速或利用功率分流的方法是解決問(wèn)題的思路之一。3.4.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與其它工業(yè)齒輪箱相比,由于風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米高的狹小機(jī)艙內(nèi),其本身的體積和重量對(duì)機(jī)艙、塔架、基礎(chǔ)、機(jī)組風(fēng)載、安裝維修費(fèi)用等都有重要影響。同時(shí),由于維修不便、維修成本

50、高,通常要求齒輪箱的設(shè)計(jì)壽命為 20 年,對(duì)可靠性的要求也極其苛刻。因此，總體設(shè)計(jì)階段應(yīng)在滿足可靠性和工作壽命要求的前17提下,以最小體積、最小重量為目標(biāo)進(jìn)行傳動(dòng)方案的比較和優(yōu)化；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以滿足傳遞功率和空間限制為前提,盡量考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便。 由于葉尖線速度不能過(guò)高,因此隨著單機(jī)容量的增大,齒輪箱的額定輸入轉(zhuǎn)速逐漸降低,兆瓦以上級(jí)機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速一般不超過(guò) 20r/ min。另一方面,發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般為 1500 或 1800r/ min ,因此大型風(fēng)電增速齒輪箱的速比一般在 75100 左右。為了減小齒輪箱的體積,500kW 以上的風(fēng)電增速箱通常采用功率分流的行星傳動(dòng)；5

51、00kW1000kW 常見(jiàn)結(jié)構(gòu)有一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸以及二級(jí)行星和一級(jí)平行軸傳動(dòng)兩種形式；兆瓦級(jí)齒輪箱多采用一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。由于行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,而且大型內(nèi)齒圈加工困難,成本較高,即使采用 2 級(jí)行星傳動(dòng),也以 NWG 傳動(dòng)形式最為常見(jiàn)6。結(jié)合以上分析，設(shè)計(jì)此次的增速齒輪箱的傳動(dòng)方式采用行星輪系，以圖 3.5 作為參考傳動(dòng)方案，初步擬定定軸部分采用減速器的設(shè)計(jì)方法，再結(jié)合書(shū)籍資料完成風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的設(shè)計(jì)，校核，CAD 二維的裝配圖及其零件圖 。關(guān)于行星輪系的傳動(dòng)比，及齒輪的計(jì)算，會(huì)參照機(jī)械原理 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等一些書(shū)籍的部分內(nèi)容進(jìn)行，還有關(guān)于軸的計(jì)算等。有關(guān)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如表

52、 3.2 所示。表 3.2 齒輪箱設(shè)計(jì)的重要參數(shù)輸入功率0.55kW輸入轉(zhuǎn)速范圍1020r/min5風(fēng)輪轉(zhuǎn)速18r/min傳動(dòng)形式一級(jí)行星和兩級(jí)平行定軸總傳動(dòng)比100發(fā)電機(jī)型號(hào)FG500M46-4RB+KK發(fā)電機(jī)額定功率1560kW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍10002000r/min發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1800r/min由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境非常惡劣，受力情況復(fù)雜，要求所用的材料除了要滿足機(jī)械強(qiáng)度條件外，還應(yīng)能滿足極端溫差條件下所具有的材料特性，比如抵抗低溫冷脆性、冷熱溫差影響下的尺寸穩(wěn)定性等。并且外齒輪制造精度不低于 6 級(jí)，齒面硬度 5862HRC。同時(shí)，為了提高承載能力，所以，齒輪、軸類(lèi)采用合金鋼制造

53、，具體為外齒輪采用 20CrMnMo 材料，內(nèi)齒圈和軸類(lèi)零件采用 42CrMo 材料。18表 3.3 所選材料的部分特性8截面尺寸力學(xué)性能bs5鋼號(hào)熱處理狀態(tài)直徑D/mm壁厚s/mm/Nmm-2/%ak/Jcm-2硬度HBS20CrMnMo滲碳+正火+低溫回火3010015501079834785490715404039.239.2表 5662HRC心 2833HRC42CrMo調(diào)質(zhì)1002502503003005005012512515015025073588363758858949044114141040353058.839.239.22072692072692072693.4.2 齒輪增

54、速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，即發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求達(dá)到 2000r/min 左右，依據(jù)現(xiàn)有風(fēng)力機(jī)相對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)的功率及額定轉(zhuǎn)速選取 1.5MW 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括常溫型、防鹽霧性、低溫型。一般對(duì)于兆瓦級(jí)風(fēng)電齒輪箱，傳動(dòng)比一般多在 100 左右，傳動(dòng)系統(tǒng)多采用行星傳動(dòng)，因?yàn)樾行莻鲃?dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，傳動(dòng)效率高，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，傳遞功率范圍大，使功率分流；第二，合理使用內(nèi)嚙合，共軸線式的傳動(dòng)裝置，使軸向尺寸大大縮??；第三，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)能力較強(qiáng)。在具有上述特點(diǎn)和優(yōu)越性的同時(shí)，行星齒輪傳動(dòng)也存在一些缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)形式比定軸齒輪傳動(dòng)復(fù)雜；對(duì)制造質(zhì)量要求高；由于體積小，散熱面

55、積小，導(dǎo)致油溫升高，故對(duì)于潤(rùn)滑與冷卻裝置要求嚴(yán)格。而這兩種行星傳動(dòng)與平行軸傳動(dòng)相混合的傳動(dòng)形式，綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。 因此，依據(jù)提供的技術(shù)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)齒輪箱的傳動(dòng)比為 1:100，由于增速比較大，按照此傳動(dòng)比，齒輪箱的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式可設(shè)計(jì)為：一級(jí)行星和兩級(jí)平行軸傳動(dòng)7。19圖 3.5 一級(jí)行星+兩級(jí)平行軸傳動(dòng)簡(jiǎn)圖3.4.2.1 傳動(dòng)比的分配根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，已知風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為 n發(fā)=18r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 nm =1800r/min 則總傳動(dòng)比 i=mnnf 1001合理的分配傳動(dòng)比是傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問(wèn)題。它將直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)外廓尺寸重量、潤(rùn)滑及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中心距等多方面。所以為了使齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)

56、構(gòu)緊湊，外形輪廓尺寸相對(duì)較小，所一般對(duì)增速傳動(dòng)系統(tǒng)于傳動(dòng)比的分配是高速級(jí)的傳動(dòng)比低于低速級(jí)。因此依據(jù)定軸輪系傳動(dòng)比的分配范圍選取合理的傳動(dòng)比，選取兩級(jí)定軸傳動(dòng)比 i定=i2i3=44則一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)比 i=100（44）6.25 3.4.2.2 行星齒輪選用滿足的幾何條件行星齒輪傳動(dòng)由于多對(duì)齒輪同時(shí)參與嚙合承受載荷，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)行星輪系各齒輪齒數(shù)必須要滿足一定的幾何條件。 (1) 保證兩太陽(yáng)輪和系桿轉(zhuǎn)軸的軸線重合，即滿足同心條件 Zs+2Zp=Zr。(2) 保證 3 個(gè)均布的行星輪相互間不發(fā)生干涉，即滿足鄰接條件：（Zs+Zp）sinZp+2 ha*k180(3) 設(shè)計(jì)行星輪時(shí)，為了不使行

57、星輪各基本構(gòu)件所受徑向力平衡，各行星輪在圓周上應(yīng)均勻分布或?qū)ΨQ(chēng)分布，即滿足均布條件：保證在采用多個(gè)行星輪時(shí)，各行星輪能夠均勻地分布在兩太陽(yáng)輪之間，即滿足安裝條件（Zs+Zr）/K=P， P 為整數(shù)。裝配行星輪時(shí)，為使各基本構(gòu)件所受徑向力平衡，各行星輪在圓周上應(yīng)均勻分布或?qū)ΨQ(chēng)分布。(4) 保證輪系能夠?qū)崿F(xiàn)給定的傳動(dòng)比 i1H，即滿足傳動(dòng)比條件。當(dāng)內(nèi)齒圈不動(dòng)時(shí)有Zr/Zs=i1H-1以上各式中：Zs 為中心太陽(yáng)輪齒數(shù)；Zp為行星輪齒數(shù)；Zr為內(nèi)齒圈齒數(shù)；K 為行星輪個(gè)數(shù)；ha*為齒頂高系數(shù)。3.4.2.3 傳動(dòng)部分參數(shù)計(jì)算 1各軸的轉(zhuǎn)速 n（r/min）20 高速軸的轉(zhuǎn)速 n=nm =1800r/

58、min 中間軸的轉(zhuǎn)速 n=n/i3低速軸的轉(zhuǎn)速 (太陽(yáng)輪 S 所在軸) n=n/i2行星架的轉(zhuǎn)速 n=n風(fēng) 式中：nm為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速； n風(fēng)為風(fēng)輪的輸入轉(zhuǎn)速；i3為定軸平行軸間傳動(dòng)比；i2為太陽(yáng)輪與低速軸間傳動(dòng)比。2各軸的輸入功率 P（kW）風(fēng)輪的輸入功率 P=0.55 kW低速軸的輸入功率 P=PcmgS1 中間軸的輸入功率 P= P2g2 高速軸的輸入功率 P= Pgc式中：c為聯(lián)軸器的的效率；g為一對(duì)軸承的效率；m為考慮齒輪嚙合摩擦損失的效率；s為考慮潤(rùn)滑油攪動(dòng)和飛濺的液力損失的效率；1低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率；2為高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率。3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 風(fēng)輪的輸入轉(zhuǎn)矩 T=9550 P/

59、n低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩 T=9550 P/ n 中間軸的輸入轉(zhuǎn)矩 T=9550 P/ n 高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩 T=9550 P/n表 3.4 傳動(dòng)參數(shù)的數(shù)據(jù)表項(xiàng)目風(fēng)輪軸低速軸中間軸高速軸發(fā)電機(jī)功率 P/kW0.550.520.510.50額定 1560轉(zhuǎn)矩 T/(Nm)291.8044.1410.822.65轉(zhuǎn)速 n/(r/min)18112.545018001800傳動(dòng)比 i6.2544效率 0.950.970.980.963.4.2.4 齒輪參數(shù)確定 1行星輪系的齒輪參數(shù)21根據(jù)行星輪系的傳動(dòng)所需要滿足的條件確定所需參數(shù)。在前面已經(jīng)確定一級(jí)行星輪的傳動(dòng)比為 i1=6.25，則其轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比，

60、依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （第五版）中第五章，漸開(kāi)線圓柱齒輪行星傳動(dòng)，參照表 14-5-5，NGW 型行星齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)組合，選取齒數(shù)組合為當(dāng) P=3，且將傳動(dòng)比圓整為 i1=6.26 時(shí)，ZS=23，ZP=49，ZR=121.傳動(dòng)比誤差為 0.14%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于要求的不應(yīng)超過(guò)其范圍的 4%，在合理的范圍之內(nèi)8。(1) 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料 1）選擇直齒輪圓柱齒輪。2）齒輪精度等級(jí)為 6 級(jí)精度。3）材料選擇為 20CrMnMo，硬度為表 5662HRC，心 2833HRC，熱處理應(yīng)為滲碳+淬火+低溫回火。 (2) 按照齒面接觸強(qiáng)度初算 S-Pi傳動(dòng)中心距和模數(shù)8 輸入轉(zhuǎn)矩 則在一對(duì) S-Pi傳