增速器设计.doc

第2章兆瓦级风力发电系统增速器设计传动装置是大多数机器的主要组成部分。传动件及传动装置设计是否合理、制造和装配质量是否符合要求,将成为决定产品质量的关键。传动可以分为机械传动、流体传动和电传动三类。而机械传动按其工作原理分为啮合传动与摩擦传动,具体分为链传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动四类。根据风力发电机组传动特点和工作环境要求,一般均选择齿轮传动。齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动形式。其主要优点是:具有瞬时传动比恒定、可靠性高、寿命长、结构紧凑。齿轮传动分为开式、半开式和闭式三种传动方式。由于风力发电机工作环境恶劣,一般采用闭式传动以满足润滑要求。增速器是指安装在原动机与工作机之间独立的闭式传动装置,用于增加转速应相应减小转矩。增速器是风力发电机组的重要组成部分,它承担了调速、改变运动形式、动力和运动的传递和分配等功能。考虑到风力发电机要求传动比大、结构紧凑、效率高等特点,本文采用两级行星齿轮传动加一级平行轴斜齿轮传动的结构形式。,国内外生产的风力发电机齿轮箱可分为平行轴圆柱齿轮箱、行星齿轮箱以及平行轴与行星轮系混合式齿轮箱几类;按照传动的级数分为单级和多级齿轮箱;按照传动的布置形式可以分为展开式、分流式和同轴式以及混合式。现在市场上功率为10KW的增速箱一般采用采用NGW型行星传动,由行星架输入,太阳轮输出,主要特点是:(1)行星架和太阳轮的浮动设计,结构简单,较好的实现了均载;(2)采用行星架作为输入轴,符合风力发电机受力大、转矩大的特点。缺点是:功率太小,经济效益差,资源利用率低。500KW以上的风电增速箱由于功率大,大转矩的特点,通常采用功率分流的行星传动。常见结构有:两级平行轴加一级行星和一级平行轴加两级级行星传动两种形式。本文采用的是平行轴与行星轮系混合式齿轮箱。。~72输出转速1400~1600r/min输入转速24~35r/min分度圆压力角20°模数15~25最大齿轮直径1450mm  增速器设计步骤:(1)根据传动装置的使用要求及工作特点确定传动形式为行星齿轮传动。(2)确定行星传动的结构形式和选择传动方案。(3)根据选定的电机的输入速度和经过减速机构减速后的输出速度,确定出这个减速机构的传动比范围。输入速度::==,行星传动的结构形式确定为:单级2K-H(NGW型)行星传动机构。确保其稳定性,行星轮数目为3,其传动比范围为:=~。由此,初分配行星传动机构中行星轮级数。根据工作条件需要,行星轮与转动电机之间需要留出足够的位置便于安放电机,并使机构结构紧凑,安装方便,电机与行星轮之间采用斜齿圆柱齿轮连接。行星轮机构初定为2级,每级传动比分配情况如下:第一级:=:=,国内生产的增速箱主要采用2K-H(KGW)型行星传动,行星架为输入端,太阳轮为输入端。其具有如下优点:(1)行星架采用焊接结构,工艺简单,重量较轻。(2)动力由行星轮系系杆输入,刚性好,符合风力发电机受力大、转矩大的特点。(3)高速级和低速级分别采用行星架浮动和太阳轮浮动,简化了结构,使得结构更加的紧凑,均载效果好。缺点:功率太小,不适合大型风力发电场;蓄能装置负担较大。考虑到兆瓦级风力发电机大功率,结构紧凑、高可靠性等特点,结合中国船级社风力发电机组规范,,前两级为行星轮系,第一级行星架为输入端,由第一级太阳轮传递至第二级行星架,由第二级太阳轮输出;第三级采用斜齿轮平行轴轮系传动,直接与电机相联。此传动方案具有如下优点:(1)低速级为行星传动,效率高,体积小,重量轻,结构简单,传递功率范围大,成功实现了功率分流,轴向尺寸小,采用行星轮浮动,均载效果好,实现了大传动比;(2)高速级为平行轴圆柱斜齿轮传动,合理分配了传动比,实现了平稳输出,降低了振动。(1)计算齿轮基本参数根据初定条件:即 尽可能取质数,=15 则=27计算:  计算:  初选: 预计啮合角及: 选   (2)校验行星轮齿装配条件:1)同心条件为了保证中心轮和行星架轴线重合,各对啮合齿轮间的中心距必须相等。而对于角度变位传动,应为2)装配条件由于各行星轮必须均布于中心齿轮之间。为此,各齿轮齿数与行星轮个数必须满足装配条件,否则,会出现行星齿轮无法装配的情况。单排2K-H行星传动的装配条件为:两中心轮