風力發電機組齒輪箱評估指南

時間：2024-06-22 23:33:11 理工畢業論文我要投稿

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風力發電機組齒輪箱評估指南

1.1本指南適用于水平軸風力發電機組（風輪掃掠面積大于或等于40ｍ２）中使用平行軸或行星齒輪傳動的齒輪箱。
1.2本指南根據中國船級社《風力發電機組認證規范》對風力發電機組齒輪箱的設計評估及制造檢驗的內容、方法及程序作出規定。
2. 齒輪箱的設計評估
2.1送審文件
當申請我社對齒輪箱進行設計評估時，設計方至少應向我社提交以下圖紙及技術文件：
（1）齒輪箱裝配圖、部件圖、箱體圖、傳動軸和齒輪的單獨部件圖及附有材料數據的零件清單；
（2）所有傳扭零部件的強度分析報告，齒輪軸承尺寸及在功率傳輸過程中重要螺紋連接件的分析報告；
（3）潤滑系統圖及有關監控裝置和輔助設備資料；
（4）防腐技術要求；
（5）采用該齒輪箱的風力發電機組的技術規格書，其中應包括對齒輪箱的技術參數要求（備查）。
2.2齒輪箱的設計原則應符合本社《風力發電機給認證規范》第6.5.2條的要求。
2.3齒輪箱的設計載荷
（1）風力發電機組安裝地點的典型載荷譜是齒輪箱計算的基礎。載荷譜既可以通過測量又可以根據本社《風力發電機組認證規范》第４章計算確定。
（2）齒輪箱傳扭零件在運行中，同時承受驅動力矩施加的靜載荷和動載荷。動載荷取決于驅動側（風輪）和被驅動側（發電機）的特性，驅動部分和被驅動部分（軸和聯軸器）的質量、剛度和阻尼值，以及外界條件作用在風力發電機組上的載荷。
（3）當采用實測載荷譜計算時，取動載荷放大因子KA＝1。
（4）當采用本社規范計算載荷譜時，放大因子KA應按規范中相應規定選取。
2.4 齒輪箱的極限載荷
（1）應按本社接受的規范／標準對輪齒進行極限狀態分析，且應提供齒根抗斷裂疲勞強度和齒面抗點蝕強度的計算報告。
（2）應對抗斷裂和抗點蝕進行靜強度分析。
2.5 強度計算
2.5.1齒輪
（1）靜強度計算：靜強度分析應以作用于齒輪箱上的最大轉矩為基礎。靜強度計算應按GB/T3480（或DIN3990）規定的方法進行。安全系數的選取應符合本社《風力發電機組認證規范》6.5.3條的要求。
（2）疲勞強度計算：輪齒的疲勞強度分析應建立在輪齒應力分析和確定其疲勞特性（S－N曲線）基礎上。前者可根據載荷譜采用應力分析程序進行，后者可查有關手冊或通過試驗獲得。疲勞損傷破壞根據線性損傷累積理論來確定。疲勞分析可按GB/T3480或DIN3990規定的方法進行。安全系數的選取應符合本社《風力發電機組認證規范》第6.5.3條的要求。
2.5.2 軸及其連接件
（1）所有的軸均應進行疲勞強度和靜強度分析。對連接件（如鍵、伸縮接頭）一般可僅進行靜強度分析。
（2）靜強度計算應以最大轉矩為基礎，其最大計算應力相對于材料的屈服點應具有大于1.1倍的安全系數。
（3）疲勞強度計算應符合本社《風力發電機組認證規范》6.5.4的要求。
（4）在功率傳輸過程中采用螺紋聯接時，應按有關標準進行螺紋聯接強度分析。
（5）如箱體要承受風輪載荷時，應對箱體進行強度或變形的有限元分析。
2.5.3 滾動軸承
（1）軸承應按GB/T6391或軸承制造商的計算指南進行計算。
（2）軸承在最大載荷下的靜承載能力fs系數應不小于2.0。輸入軸軸承的靜強度計算須計入風輪的附加靜負荷。
（3）軸承使用壽命采用擴展壽命計算方法進行，計算中所用的失效概率設定為10％。
（4）計算壽命應不小于130000小時。
2.6 齒輪箱設計評估檢驗項目表
在齒輪箱設計評估過程中，可參照以下檢驗項目表，逐項審查是否符合本社規范及本社接受的其它規范或標準的要求。

表1 送審文件項目表
① 設計方是否提交了下述圖紙：是否備注
1. 齒輪箱裝配圖2. 箱體詳圖3. 齒輪詳圖4. 軸系詳圖5. 軸承詳圖 6. 零部件清單（包含材料數據）7. 潤滑系統圖8. 潤滑系統材料清單
② 設計方是否提交了下述計算書
1. 齒輪計算書2. 軸承計算書3. 軸計算書4. 箱體計算書5. 螺紋連接件計算書

表2 齒輪設計評審項目表

① 檢查齒輪圖中是否確定了下列參數：是否備注
1. 齒數（Z）2. 螺旋角（β）3. 面寬（b）4. 剖面變換系數（X）5. 跨距（Wk）6. 通用模數（mn）7. 通用壓力角（αn）8. 端部倒角9. 邊緣倒角10. 剖面修正11.螺旋修正

② 精度及公差是否備注
1. 精度說明書2. 精度等級3. 剖面總偏差4. 剖面傾斜偏差5. 剖面形式偏差6. 總的螺旋偏差7. 螺旋斜面偏差8. 螺旋形式偏差9. 單螺距偏差10. 總累積螺距偏差11. 外形尺寸公差12. 螺旋公差13. 輪齒表面硬度公差
③ 齒輪材料特性
1. 材料形式2. 合金材料3. 材料等級4. 熱處理5. 有效打磨深度6. 核心硬度7. 回火表面點蝕
④ 齒輪計算書
下列參數的取值是否合理？
1. 載荷譜2. 材料等級3. 輪齒精度4. 表面硬度5. 載荷分布系數6. 動力系數7. 輪齒溫度8. 潤滑運動粘度9. 潤滑壓力－粘度系數10. 輪齒表面糙度11. 壽命12. 橫向接觸率13. 軸向接觸率

表3 軸承設計評審項目表

① 軸承下列參數是否符合規范要求：是否備注
1. 軸承壽命2. 軸承類型3. 軸承布置4. 軸承軸與箱體的配合5. 軸承支架6. 軸承內部余量7. 軸承裝配8. 潤滑方式9. 行星齒輪輪緣厚度10. 軸承材料
② 軸承圖是否確定了下列參數
1. 軸尺寸2. 軸材料3. 軸硬度4. 直徑公差5. 長度公差6. 平直度公差7. 圓度公差8. 平行度公差9. 表面硬度公差
③ 鍵槽的設計是否避免了應力集中
④ 鍵槽邊緣是否光順
⑤ 鍵槽應沒有延伸到軸承的邊緣
⑥ 若軸采用合金鋼是否具有足夠硬度
⑦ 齒輪箱的裝配是否會損壞軸
⑧ 軸與軸承內表面是否配合緊密
⑨ 軸計算書是否滿足以下要求？
1. 是否采用認可的計算方法2. 計算扭矩時是否忽略了鍵的影響3. 軸與齒輪的配合是否考慮了公差4. 滑動扭矩是否足夠傳遞峰值載荷5. 是否用最小疲勞載荷計算了變形量6. 最大變形量是否考慮了載荷分布系數7. 軸承最大斜度是否在軸承廠推薦范圍內8. 疲勞安全系數9. 屈服安全系數

表4 密封設計評審項目表

① 圖紙中是否確定了下列參數？是否備注
1. 密封類型2. 密封尺寸3. 密封材料4. 密封與軸的間隙5. 軸直徑、表面糙度、間隙公差6. 外殼直徑、表面糙度、安裝間隙
② 裝配

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