齿轮箱设计方案报告.doc

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1、齿轮箱设计报告编制：杨飞编号：DR005日期：8月2日1 概述42 齿轮箱设计52.1齿轮箱设计基本规定52.2齿轮箱设计计算项目52.3齿轮箱重要零部件设计62.3.1 齿轮62.3.1.1齿轮计算62.3.1.2齿轮修形72.3.1.3齿轮材料及热解决72.3.1.4齿轮精度72.3.1.5齿面粗糙度72.3.1.6齿轮变位系数82.3.2 轴承82.3.2.1轴承选型82.3.2.2轴承静承载能力102.3.2.3轴承寿命计算112.3.2.4轴承最大接触应力122.3.3 润滑、冷却和加热系统122.3.3.1散热器122.3.3.2加热器142.3.3.3过滤装置142.3.4轴14

2、2.3.5箱体、行星架和扭力臂142.3.6轴封152.3.7 润滑油152.3.7.1润滑油选型152.3.7.2润滑油容量152.3.7.3润滑油测试152.3.7.4润滑油清洁度163 国内外重要供应商分析163.1齿轮箱设计163.2 制造技术163.3 实验测试技术174 齿轮箱样机实验174.1 样机实验规范184.1.1 实验前准备工作184.1.2 空载实验184.1.3 加载实验184.1.4 强化实验204.1.5 故障解决214.1.6 拆检225 包装与运送226 油漆及防腐保护236.1 油漆236.2防腐保护237 安装248 维护及运营249 参照文献目录251.

3、 概述齿轮箱是风机中核心部件，它位于叶轮和发电机之间，将叶轮受风力作用旋转而产生动力传递给发电机发电，同步将叶轮输入较低转速增速为满足发电机所需转速。因而，风力发电齿轮箱是一种受无规律变向载荷风力作用及强阵风冲击变载荷条件下工作低速、重载、增速齿轮传动装置。风力发电机组普通安装在荒郊、野外、山口、海边等风能较大且周边无遮挡物之处，齿轮箱安装在机组塔架之上狭小机舱内，距地面几十米甚至一百多米高。常年经受酷暑寒冷和极端温差影响，自然环境恶劣，交通不便，修复十分困难，并且故障期普通出当前发电高峰期，齿轮箱一旦浮现故障，将严重影响风场经济效益，因而，对齿轮箱可靠性和工作寿命提出了很高规定。随着风机技术

4、发展，对齿轮箱规定也越来越高，对齿轮箱技术规定重要有如下几点：1.高可靠性，故障率低2.体积小，重量轻3.振动小，噪音低4.传动效率高5.使用维护以便6.价格适中。1350KW齿轮箱重要设计参数名义机械功率Pmech1350kW传动比i1:53.1 0.5%1:50.2 0.5%倾角4输出转速nop700-1300 r/min最大过速度nmax1650 r/min额定输入转矩Min610 kNm额定输出转矩Mout11200 Nm最大刹车转矩Mb18000 Nm最大连接滑动转矩MCR29000 Nm工作温度tambi-30* .+40C *重启温度 不低于0C生存温度-40 +40C标重W10

5、500 kg齿轮箱输出轴转向RD,out顺风向看，顺时针（GL坐标系 x轴正方向）使用寿命nlifetime，175200有效工作小时2. 齿轮箱设计2.1齿轮箱设计基本规定齿轮箱作为传递动力部件，在运营期间同步承受动、静载荷。其动载荷某些取决于风轮、发电机特性和传动轴、联轴器质量、刚度、阻尼值以及发电机外部工作条件。为此要建立整个机组动态仿真模型，对起动、运营、空转、停机、正常起动和紧急制动等各种工况进行模仿，针对不同机型得出相应动态功率曲线，运用专用设计软件进行分析计算，求出零件设计载荷，并以此为根据进行设计。齿轮箱设计必要保证在满足可靠性和预期寿命前提下，使构造优化并且重量轻。其中，由于

6、尺寸和重量与可靠性往往是一对不可调和矛盾，因而风电齿轮箱设计制造往往陷入两难境地。总体设计阶段应在满足可靠性和工作寿命规定前提下，以最小体积、最小重量为目的进行传动方案比较和优化；构造设计应以满足传递功率和空间限制为前提，尽量考虑构造简朴、运营可靠、维修以便。此外，依照机组规定，采用CAD优化设计，选用合理设计参数，排定最佳传动方案，选取稳定可靠构件和具备良好力学特性以及在环境极端温差下依然保持稳定材料，配备完整充分润滑、冷却系统和监控装置等等，是设计齿轮箱必要前提条件。2.2齿轮箱设计计算项目风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算基本。载荷谱可通过实测得到，也可通过BLADED等专业软件分析得到

7、。AGMA（美国齿轮协会）原则强调齿轮和轴承等零部件计算应以载荷谱为基本，但当前国内齿轮箱制造商还不能依照载荷谱进行齿轮箱设计，进行齿轮箱计算时，按发电机额定功率除以发电机和齿轮箱机械效率来拟定计算功率，齿轮强度计算使用系数KA取1.3。按DIN 3990，齿轮计算如下项目：1）齿面接触强度校核计算（静载荷安全系数和疲劳载荷安全系数）2）齿面弯曲强度校核计算（静载荷安全系数和疲劳载荷安全系数）3）胶合承载能力计算按DIN ISO 281，轴承计算如下项目：1）基本额定寿命和修正额定寿命2）额定极限载荷（静载荷安全系数）此外，规定验算项目尚有：轴与齿轮连接键槽胀紧套连接轴行星架，按照ASME N

8、B3216齿轮箱壳体扭力臂 胀紧套螺纹连接热平衡计算2.3齿轮箱重要零部件设计2.3.1齿轮2.3.1.1齿轮计算 依照齿轮箱名义功率、名义转速、传动比、等效载荷、以及齿轮箱外形尺寸规定，初步选定各级齿轮模数、齿数、压力角和齿宽等重要参数后，就可以对齿轮进行校核计算。 对齿轮进行校核时，计算载荷Ftc=KFt。对于齿面接触强度计算，载荷系数K=KAKVKHaKH1）使用系数KA 使用系数KA ，是等效载荷和名义载荷比值。其中档效载荷规定依照载荷谱得到。2）动载系数KV动载系数KV用以考虑齿轮副在啮合过程中因啮合误差和运转速度而引起内部附加载荷系数，KV极大地影响齿轮寿命，AGMA原则规定，除非

9、有多体仿真动态分析，否则KV至少取1.05。3）齿间载荷分派系数KHa 齿间载荷分派系数KHa用以考虑同步啮合时各对齿轮间载荷分派不均匀系数，它取决于齿轮啮合刚度、基圆齿距误差、修缘量等因素。4）齿向载荷分布系数KH齿向载荷分布系数KH用以考虑齿轮沿接触线产生载荷分布不均匀现象影响，KH极大地影响齿轮寿命。齿向载荷分布受弹性变形、制造精度、热形变影响。依照AGMA6006及GL规范，齿向载荷分布系数KH必要通过数字分析（先进接触分析法）来拟定，应用接触分析法分别拟定疲劳载荷和极限载荷KH，AGMA原则规定齿向载荷分布系数K-H不不大于1.15。按照ISO6336规定，齿轮寿命计算可靠性取99%

10、，抗微点蚀安全系数最小SH=1.25，抗弯曲安全系数最小取SF=1.56。此外，与老式行星传动不同，内齿圈强度往往成为风电齿轮箱薄弱环节，国外普通采用斜齿内齿轮+渗碳淬火+磨齿工艺。由于国内大型内斜齿制齿加工困难，内齿磨齿成本高，普通采用斜齿+磨齿+氮化工艺或直齿+调质+磨齿工艺，与国外产品在设备可靠性、重量等方面存在一定差距。此外，由于加工和装配精度影响，低速重载行星传动内齿圈实际强度往往低于计算值，这一点应在设计制造过程中予以充分注重。 2.3.1.2齿轮修形AGMA规范规定依照载荷状况作必要齿廓和齿向修形。齿廓修形作用在于：减小齿轮变形,装配误差和齿轮形状误差带来不利影响。对的齿廓修形可

11、以增大齿轮承载能力并减小齿轮箱运营噪音。由于作用在齿轮箱上载荷是变化，而齿廓修形仅能对一种载荷进行优化，因此修形规定综合考虑极限载荷、胶合、制造误差及低负荷下端面重叠度等因素。螺旋修形作用在于：减小轮齿、轴、轴承、箱体弯曲和扭曲变形及制造误差带来不利影响，对的修形可以增大齿轮承载能力并减小齿轮箱运营噪音。由于作用在齿轮箱上载荷是变化，而螺旋修形仅能对一种载荷进行优化，因而必要综合考虑各种因素，选取恰当修形参数。2.3.1.3齿轮材料及热解决AGMA原则规定所有外齿轮必要使用合金钢，并且有足够淬透性，使齿轮表面和芯部硬度达到ANSI/AGMA 2101-C95中所规定2级规定。国内外齿轮材料多使

12、用20CrNi2MoA或17CrNiMo6.对于内齿圈，AGMA原则规定使用合金钢，并且有足够淬透性，使齿轮表面和芯部硬度达到ANSI/AGMA 2101-C95中所规定2级规定。表面渗碳或氮化内齿圈耐磨性比整体淬硬内齿圈耐磨性要好。国内内齿圈材料多使用42CrMoA。2.3.1.4齿轮精度AGMA原则规定，渗碳或氮化解决内齿圈精度规定达到7级，其她齿轮精度规定达到6级。当前，咱们对供应商规定是内齿圈精度规定达到6级，其她齿轮精度规定达到5级。2.3.1.5齿面粗糙度风电齿轮箱规定齿面有足够光洁度，以保证齿面有足够承载能力。齿面光洁度高，可提高齿面抗微点蚀能力。AGMA原则规定太阳轮和行星轮粗

13、糙度达到Ra0.5，低速轴齿轮齿面粗糙度达到Ra0.6，中间轴和高速轴齿轮齿面粗糙度达到Ra0.7。2.3.1.6齿轮变位系数风机齿轮箱为增速齿轮箱，选取变位系数应有助于减少滑差。 2.3.2轴承由于风机齿轮箱工作特殊性和载荷复杂性，轴承在风电齿轮箱中是一种相对薄弱环节。记录数据表白，初期风电齿轮箱故障大多是由轴承引起，随着现场经验增多，当前轴承引起故障明显减少，但仍约有50%故障是由轴承引起。因而，风电齿轮箱设计和运营时，应对轴承类型、润滑方式、润滑油清洁度及寿命计算办法予以足够注重。2.3.2.1轴承选型轴承对的选型和布置对保证风机齿轮箱稳定可靠运营和使用寿命十分核心。AGMA6006原则

14、依照现场经验，给出了高速级轴承、中间级轴承、低速级/行星架轴承选取表。对行星轮轴承，AGMA原则推荐使用带保持架圆柱滚子轴承。若使用双列满装圆柱滚子轴承，必要保证径向力不会导致滚子之间产生接触应力。若使用球面滚子轴承，应保证轴承内圈在轴向有足够位移量，以保证载荷分布均匀。若两个轴承布置得很近，且原始游隙差别较大时，有也许两个轴承总承载能力比单个轴承还小。对行星架轴承，AGMA原则推荐使用满装圆柱滚子轴承。对于低速轴输入端轴承，推荐使用单列圆柱滚子轴承。对低速轴输出端轴承，若使用自动调心球面滚子轴承，必要仔细分析载荷变化和轴运动（幅度和频率）对轴承间隙影响。依照AGMA6006，只有两个圆锥轴承

15、原始游隙能达到适当值，才干成对使用圆锥轴承。若在低速轴输出端成对使用圆锥轴承，分析计算时不能将两个圆锥轴承当作一种轴承考虑。图1所示：若在低速轴输出端布置两个圆锥轴承，在两个圆锥轴承宽度范畴内，管轴挠曲量几乎为0，在这种状况下，轴承要承受了额外径向力。图2所示：若在低速轴输出端布置一种圆锥轴承，管轴在圆锥轴承中均有一定挠曲量，管轴挠曲未受到限制，因而轴承未承受额外径向力。图1：3个轴承布置时管轴挠曲量及轴承径向力图2：2个轴承布置时管轴偏移量及轴承径向力对于中间级输入端，AGMA推荐使用单列圆柱滚子轴承。若中间级输入端使用自动调心球面滚子轴承，则需要注意容许外圈能在轴承安装孔内移动，以补偿轴热

16、膨胀。对中间级输出端，若使用自动调心球面滚子轴承，必要考虑载荷变化和轴运动（幅度和频率）对轴承间隙影响。对高速轴轴承输入端，AGMA推荐使用单列圆柱滚子轴承。 下表1是国内供应商1350KW齿轮箱轴承选型表1：1350KW齿轮箱轴承选型国内供应商轴承选型重齿南高齿行星轮直齿斜齿行星轮轴承双列调心球面滚子轴承圆环滚子轴承23236CC/W33 C=1500+C3236 C=1530双列满装圆柱滚子轴承NNCF5040 C3行星架输入端轴承单列满装圆柱滚子轴承NCF18/560V C=1020单列满装圆柱滚子轴承NCF 18/600行星架输出端轴承单列满装圆柱滚子轴承NCF18/500V C=95

17、2单列满装圆柱滚子轴承NCF1892低速轴输入端轴承单列圆柱滚子轴承NCF2964CV C=1140单列圆柱滚子轴承NU1068低速轴输出端轴承自动调心球面滚子轴承23060CC/W33 C=2120双列圆锥滚子轴承32968/DF中间轴输入端轴承自动调心球面滚子轴承23134CC/W33 C=1040单列圆柱滚子轴承NU2234中间轴输出端轴承自动调心球面滚子轴承23236CC/W33 C=1500单列圆柱滚子轴承四点接触球轴承NU2334+QJ332高速轴输入端轴承单列圆柱滚子轴承NU2326ECMA C=1060单列圆柱滚子轴承NU2326C3高速轴输出端轴承单列圆柱滚子轴承四点接触球轴

18、承单列圆柱滚子轴承四点接触球轴承NU228C3+QJ328C32.3.2.2轴承静承载能力6006原则规定轴承静安全系数在最大运营载荷下不不大于3.0，在极限载荷下不不大于2.0，并对最大载荷和极限载荷给出了明拟定义。2.3.2.3轴承寿命计算轴承寿命计算时其失效概率普通为10%。可靠性规定不同步，应采用可靠度系数对额定寿命进行修正。19073原则和AGMA6006原则都同步强调当量动负荷计算应以载荷谱为准，按Miner准则进行计算。依照AGMA6006，计算轴承寿命时，对于有润滑过滤系统齿轮箱，润滑油清洁度默认取-/17/14。如果润滑过滤系统能保证润滑油清洁度超过上述默认值，则计算时，润滑

19、油清洁度取值规定比过滤系统能保证清洁度低一种级别。国内轴承额定寿命计算原则GB/T 6391-等效采用ISO281：1990，原则提供了轴承基本额定寿命和修正额定寿命计算公式。世界知名轴承生产公司也依照各自研究成果提出了不同修正额定寿命计算办法，如SKF、TIMKEN、FAG等公司。这些计算办法采用基本额定寿命计算办法完全相似，修正寿命计算公式大同小异，但详细计算办法不尽相似。当轴承可靠度规定不同，或者但愿更精准、更完善考虑轴承质量和运转条件对其寿命影响时，应采用修正额定寿命。GB/T6391-（ISO281：1990）引入寿命修正系数axyz,它是一种多因素影响系数，除了轴承类型影响外，还涉

20、及材料、润滑、环境、杂质颗粒、套圈中应力、安装方式、轴承载荷等因素。19073原则规定轴承修正额定寿命不不大于130000小时，按GB/T 6391或轴承制造商计算指南进行计算，但由于GB/6391修正额定寿命计算办法中并未给出axyz详细计算办法，因而普通设计人员难以完毕轴承修正额定寿命计算。AGMA6006原则仍以轴承基本额定寿命作为判断根据，但依照使用位置不同，规定了齿轮箱各处轴承最小基本额定寿命，见表2。表2轴承最小基本额定寿命L10轴承位置高速轴高速中间轴低速中间轴行星轮轴低速轴寿命/小时300004000080000100000100000由于国标未提供切实可用修正额定寿命计算办法

21、，而各公司提供计算办法普通设计人员很难掌握，并且计算表白绝大多数轴承基本额定寿命很难达到130000小时，因而国标提供轴承计算办法操作性不如6006原则。此外，6006原则指出轴承运营温度、润滑油粘度和清洁度及转速等因素对轴承寿命有很大影响，运营状态变差时（温度上升、转速升高、污染物增多），轴承寿命也许大幅度减少，因而应对风电齿轮箱运营温度、润滑油清洁度等进行严格控制和监控。2.3.2.4轴承最大接触应力除寿命外，AGMA原则还对轴承当量静负荷时最大接触应力作了规定（见表3）。表3：轴承最大承载力轴承最大承载力轴承位置高速轴高速中间轴低速中间轴行星轮轴最大接触应力/MPa13001650165

22、01450表3中数值是基于寿命得到，设计寿命不同步，表中数据相应调节。2.3.3润滑、冷却和加热系统风电齿轮箱润滑、冷却和加热系统对齿轮箱正常工作具备十分重要意义，大型风电齿轮箱必要配备可靠强制润滑系统，对齿轮啮合区、轴承等进行压力润滑。齿轮箱润滑、冷却和加热系统原理图如下图3所示。图3：润滑、冷却和加热系统原理图1润滑泵9油冷却器2油支路管10排油阀3过滤元件11透气装置4压差开关12油加热器5筒形插装式阀（可选件）13轴承温度传感器16检修阀14轴承温度传感器27温度调节阀15油温度传感器8压力开关16压力传感器（可选）2.3.3.1散热器散热器额定功率按照40C水温设计，排出水温不得超过

23、50C。散热器设计必要保证，油槽温度不得超过70C，不同轴承之间温差不得超过15C，轴承外圈温度不得超过90C。当油槽油温高于65C时，冷却系统开始工作；若齿轮箱在1个小时内持续工作，油槽油温超过85C持续10分钟，或轴承外圈温度超过105C持续10分钟，则风机必要停机。2.3.3.2加热器油槽中有一种沉浸在润滑油中加热器进行加热，加热器功率规定1.5KW。加热器必要放在油泵进油口附近。加热器外部要有护套，以避免在更换加热器时导致润滑油泄漏。油槽油温低于12C时，应一方面将润滑油加热到预定温度再开机，当油槽中油温高于20C时，控制装置控制加热器停止加热。2.3.3.3过滤装置 过滤装置必要能去

24、除润滑油中空气和杂质，过滤器外部必要要有旁通阀，当过滤网堵塞时，润滑油可以通过旁通阀流出。此外，在过滤器进出口必要配备一种压差开关。当过滤网堵塞，导致过滤器进出口压差超过设定值时，压差开关可给出报警信号。依照采购规范规定，在齿轮箱不超过1000小时运营时间，第一次测试油样清洁度。后来以半年固定周期抽查，规定过滤系统过滤能力必要保证润滑油清洁度达到15/12；但是，由于当前国内供应商在生产制造和装配过程中，很难保证齿轮箱清洁度，实验后实测润滑油清洁度往往很难达到规定。2.3.4 轴轴设计规定计算疲劳载荷及屈服极限载荷。疲劳寿命计算时取可靠度99%。此外，轴设计还要考虑到轴刚度对齿轮啮合影响，尽量

25、提高轴刚度。当前轴材料多为20CrNiMoA或17CrNiMo6。2.3.5箱体、行星架和扭力臂箱体是齿轮箱重要构成部件。它是传动零件基座，应具备足够强度和刚度。对于在低温条件下使用齿轮箱，箱体材料还应当有足够低温冲击功。当前使用较多箱体材料为QT400-18AL。为便于轴系部件安装和拆卸，齿轮箱分前、后箱体。后箱体制成沿轴心线剖分式，分为上箱体和下箱体。箱体加工精度以及装配精度对齿轮箱传动精度有很大影响，因而必要使用高精度加工设备加工箱体，在装配过程中通过选配零件，减小累积误差，可提高箱体最后装配精度。对箱体、行星架和扭力臂必要通过有限元分析其在受载状况下变形量，特别是行星架变形对齿轮啮合有

26、很大影响，应予以足够注重。2.3.6轴封轴封重要有唇形密封和迷宫式密封两种形式，由于唇形密封寿命相对较短，并且更换困难，推荐使用迷宫密封。2.3.7润滑油2.3.7.1润滑油选型齿轮箱润滑油规定具备良好抗氧化与热稳定性能、高粘度指数、优秀低温流动性及抗微点蚀能力。当前我公司使用齿轮箱润滑油为 MOBIL SHC XMP 320和BP A320，其工作温度范畴能达到-42-120。若在温度较高南方地区，可以使用成本较低矿物油，如BP 1710。2.3.7.2润滑油容量依照AGMA原则，润滑油量计算办法如下：Qty=0.15Pt+20Qty-推荐润滑油量，单位升Pt-齿轮箱额定功率，单位KW若设计

27、不是多级传动，或者齿轮箱有一种单独油箱，不能用上述公式计算。依照上述公式计算1.25MW润滑油量：Qty=0.15*1350+20=222.5L，与齿轮箱定货图上规定220L接近。2.3.7.3润滑油测试润滑油质量，对齿轮箱安全可靠运营，齿轮和轴承使用寿命有很大影响。因而，齿轮箱运营一段时间后，应对润滑油进行检测。润滑油检测应涉及如下项目：清洁度、粘度、含水量、金属颗粒、油品氧化限度。第一次取油样应在试车72小时内，第二次取油样在风机运营1000小时内，后来每6个月取一次油样进行检查。2.3.7.4润滑油清洁度为保证齿轮和轴承寿命，必要保证润滑油清洁度，应采用如下办法保证润滑油清洁度：-向齿轮

28、箱加润滑油前先进行过滤-齿轮箱工厂实验后检测油液清洁度-在运营过程中过滤润滑油，保持油液清洁度-运营过程中监测润滑油齿轮箱制造商必要保证齿箱实验后，油液清洁度满足-15/12（ISO4406）规定。顾客在齿轮箱服务期内，也应当监测和记录油液清洁度。3. 国内外重要供应商分析国际上生产风电齿轮箱公司重要有Winergy、Renk、Hansen Trasmission等，国内重要有南高齿、重齿和杭齿。当前，国内齿轮箱厂已基本掌握了兆瓦如下风电齿轮箱设计制造技术，国产风电机组主流机型为600800KW，并开始了兆瓦以上风电齿轮箱开发和批量生产。尽管如此，国内风电齿轮箱仍是风电设备国产化中薄弱环节，尚

29、不能满足市场需求。当前国内风电机组技术引进基本上是以产品生产允许方式进行，从国外引进只是风力发电机组集成技术，并不涉及齿轮箱设计制造技术。国内风电齿轮箱设计基本是参照引进集成技术齿轮箱采购规范进行，齿轮箱构造设计和外联结尺寸按进口风力发电机组规定进行类比设计，国内并未完全掌握先进设计制造技术。3.1齿轮箱设计AGMA原则规定，以载荷谱为基本进行齿轮和轴承等零部件设计计算。但当前国内齿轮箱制造商还不能依照载荷谱进行齿轮箱设计，进行齿轮箱计算时，按发电机额定功率除以发电机和齿轮箱机械效率来拟定计算功率，齿轮强度计算使用系数KA取1.3，而载荷谱仅用作校验。3.2制造技术风电齿轮箱外齿轮普通采用渗碳

30、淬火磨齿工艺。当前国内重要制造商都大量引进了高精度数控磨齿机，使国内外齿轮精加工水平与国外差距不大，达到AGMA原则规定5级精度技术上困难不大。但国内供应商在热解决变形控制、有效层深控制、轮齿修形工艺、齿面振动抛光等方面与国外先进技术仍有差距。由于风电齿轮箱内齿圈尺寸大、加工精度规定高，国内内齿圈制造技术与国际先进水平相比差距较大，重要体当前斜齿内齿轮制齿加工、热解决变形控制等方面。箱体、行星架、输入轴等构造件加工精度对齿轮传动啮合质量和轴承寿命等均有十分重要影响，装配质量好坏也决定了风电齿轮箱寿命长短和可靠性高低。国内在构造件加工和装配等方面从重要性结识到装备水平都与国外先进水平有一定差距。

31、（我公司齿轮箱样机发现内齿圈偏载，内齿圈制齿加工精度及热解决变形控制不够，箱体、行星架、输入轴等构造件加工精度和装配精度不够，是导致偏载重要也许因素）。生产过程中，国内对齿轮箱装配环境清洁度控制以及每道工序清洁都不够注重，直接反映在实验过程中，测得齿轮箱润滑油清洁度达不到AGMA规范规定。若齿轮箱清洁度不够，有固体小颗粒进入轴承滚道或齿轮啮合面，会对轴承和齿轮带来很大伤害，大大减少这些零部件使用寿命。对于齿轮箱安装接口，供应商在生产、加工过程中也比较容易忽视。风机制造商在安装齿轮箱附件时，往往发现安装接口不符合规定，导致等工、返工。因而，在齿轮箱验收过程中，应注意对安装接口检查。3.3 实验测

32、试技术当前，国内风电齿轮箱实验台还很少，实验时还难以满足对实际工况模仿（如齿轮箱支撑当前还是使用刚性支撑；传动链布置不合理，在齿轮箱底部还加装了支撑。上述实验条件都会改进齿轮箱振动实验数据，不能真实反映齿轮箱实际工况）。国外已有了齿轮箱低温模仿实验台，国内还没有。当前国内齿轮箱实验测试技术研究基本上还是空白，国内制造商对齿轮箱振动和噪音重要性结识还局限性，仅使用简朴振动和噪音测试设备进行测试（如齿轮箱振动测试，使用仅能测振幅手持式设备），测得振动数据局限性以分析判断齿轮箱运营状态。4. 齿轮箱样机实验对于齿轮箱样机实验，当前尚未有有关原则，AGMA原则规定实验应由制造商和顾客协商，对加载负荷及

33、加载时间，各个风机制造商均有不同规定。GE1660KW齿轮箱，规定对样机进行破坏性实验。除300%额定扭矩静载荷实验外，还规定齿轮箱在135%额定扭矩及100%额定转速条件下运营423小时，进行加速寿命实验。而REPOWER则规定齿轮箱样机在200%额定扭矩及100%额定转速下运营200小时，进行加速寿命实验。AGMA规定，在样机实验过程中测试并记录如下数据：1）在各档负荷下齿面接触斑点。2）在各档负荷下轴承和油槽中润滑油油温。3）在各档负荷下噪音（按ANSI/AGMA6025-D98或ISO 8579-1原则）4）在各档负荷下振动（按ANSI/AGMA 6000-B96原则或ISO8579-

34、2原则）此外，普通顾客还规定测试润滑油清洁度。4.1样机实验规范4.1.1实验前准备工作1.1.1实验前对齿轮箱称重。1.1.2检查装配记录。1.1.3实验前校验仪表及传感器，并确认仪表及传感器按布置图规定布置。1.1.4检查齿轮箱外观，不得有缺陷。1.1.5检查实验台位与否符合图纸规定。检查冷却水进口与否安装有流量表和球阀，保证冷却水进口流量能控制在33.6L/min左右。1.1.6实验前使用工作油（Mobile SHC XMP 320或BP A320）窜油至少60min，油温355，流量不不大于80l/min，然后检测油液清洁度。油液清洁度必要不低于-/15/12方可进行实验。1.1.7清

35、洗过滤器及磁性堵头上杂质。1.1.8试车前，先手动确认转动与否灵活，与否有碰擦。4.1.2 空载实验1.2.1按下表进行空载实验：环节持续时间(min)转速（r/min）130280（正转）230560（正转）330840（正转）4301120（正转）5301120（反转）1.2.2每15min测量记录一次各档转速下油位、冷却器进出口油温、油压、过滤器油压差、冷油器介质进出口温度（若使用）、轴承外圈温度（高速轴轴承使用温度传感器测量，其他部位轴承采用点温计间接测量）。1.2.3在运营过程中检查连接处有无松动，密封处、结合处有无漏油、渗油，运营与否平稳，有无异响、冲击。4.1.3加载实验1.3.

36、1如果1.2.2条中所记录各项数据均处在正常状态，按1.2.3条检查无任何异常，则继续进行加载实验。1.3.2按下表进行加载实验：环节持续时间输入功率kW转速r/min10.5 h340（25%Pmech）870（正转）22 h540（40% Pmech）1120（正转）30.5 h675（50% Pmech）1030（正转）41 h1020（75% Pmech）1065（正转）548 h1350（100% Pmech）1120（正转）60.5 h1485（110% Pmech）1120（正转）710 min1755（130% Pmech）1120（正转）82 h1350（100% Pmech

37、）1120（反转）1.3.3每隔15min测量记录一次各档转速下冷却器进出口油温、油压、过滤器油压差、冷油器介质进出口温度（若使用）、振动、噪音、轴承外圈温度（高速轴轴承使用温度传感器测量，其他部位轴承采用点温计间接测量）。1.3.4在运营过程中检查连接处有无松动，密封处、结合处有无漏油、渗油，运营与否平稳，有无异响、冲击。1.3.5加载实验中每小时检测一次润滑油清洁度，记录其成果(参照油液清洁度原则-/15/12)。4.1.4强化实验4.1.4.1 如果1.3.3节中所记录各项数据均处在正常状态，润滑油重新过滤，清洁度基本达到规定后，则继续强化实验。4.1.4.2 按下表进行强化实验：环节持

38、续时间min输入功率130675 kW（50% Pmech）24.5从675 kW升至1755 kW（50% Pmech 至130% Pmech）3151755 kW（130% Pmech）42从1755 kW降至675kW（130%Pmech至50% Pmech）515675 kW（50% Pmech）6重复环节25共9次4.1.4.3载荷稳定15min后，记录一次转速、负载、冷却器进出口油温、油压、过滤器油压差、冷油器介质进出口温度（若使用）、振动、噪音、轴承外圈温度（高速轴轴承使用温度传感器测量，其他部位轴承采用点温计间接测量）。4.1.4.4在运营过程中检查连接处有无松动，密封处、结合

39、处有无漏油、渗油，运营与否平稳，有无异响、冲击。4.1.4.5强化实验中每小时检测一次润滑油清洁度，记录其成果。4.1.5故障解决上述实验过程中，若发现下列状况之一，则需及时停止实验，排除故障后再继续实验：4.1.5.1联接处松动；4.1.5.2密封处、结合处、箱体漏油、渗油；4.1.5.3运营不平稳，有异响、冲击；4.1.5.4温度、压力超过容许值；4.1.5.5振动、噪音超过容许值。若轴、轴承、齿轮及行星架在实验过程中浮现问题，则必要进行修复或更换，并重新进行实验。4.1.6拆检拆卸齿轮箱前，一方面要手动试转齿轮箱与否仍旧正常。拆卸齿轮箱时要遵循逐渐拆卸规则，即拆下一某些检查一某些，防止未

40、查明拆开部位有无异常便急于持续拆卸甚至所有拆完再检查分析做法。4.1.6.1拆卸过程中要检查基本项目普通有：a) 有无损伤、裂痕或变形之处b) 连接有无松动c) 零件相对位置有无变动d) 表面有无碰擦等异常痕迹e) 有无污物或碎屑残留4.1.6.2所有解体后除了要进一步全面检查以上项目外，还需要重点检查如下各项：f) 滚动轴承转动与否正常g) 滚动轴承中滚动体、保持架、内外滚道磨损状况和颜色h) 滚动轴承内与否有污物i) 滚动轴承外圈与相配表面配合状况j) 密封圈与否有损伤k) 密封圈与座孔配合状况l) 齿面接触印痕和颜色m) 齿面磨损状况，与否有损伤和裂纹n) 轴表面颜色和损伤o) 螺栓、螺

41、母和螺孔螺纹某些有无损伤p) 定位销有无损伤和松动q) 箱体、行星架、扭力臂上非加工面质量变化状况r) 润滑油各流道与否畅通或与否有污物s) 箱内润滑油油质目测检查和清洁度测定t) 过滤器滤芯有无堵塞或损坏状况5. 包装及运送为了运送和装配需要，必须要设计4个带有醒目的记吊环点。每个吊环点至少要保证可以承受27kN拉力，以上仅满足齿轮箱自身重量规定，如果有额外安全需要，则应在设计时提高设计规定。在运送时和存储需要考虑到为零部件提供恰当防护，运送时应放置在木制支架或平滑干燥基本上，不容许直接放在水泥地面上。在运送和装卸过程中，还应注意防止由于振动和冲击对齿轮和轴承导致损坏。在运送和短期存储时，齿

42、轮箱规定有保护罩布。如果是长期存储，需要提供换气装置，避免齿轮箱表面浮现露水和水汽。加工表面和轴突出某些，需要额外损害和腐蚀防护。零部件和运送工具间接触面都应当予以特别保护。6.涂漆及腐蚀防护6.1.1 涂漆涂漆详细操作环节如下：l 去除焊瘤、焊渣，边沿倒圆。解决好焊缝，以便能将指定厚度涂层安全加在表面任何地方。l 用适当清洁溶剂清洗表面，去除油脂之类物质。使用淡水高压清除表面盐、杂质及其他污垢。l 通过喷丸解决清除零部件上灰尘。l 使用预涂底漆l 机械解决l 修复因箝拉和移动过程中产生损坏l 盖上不需要涂漆区域l 进行涂漆，直到最外层涂层涂层厚度：160 m最外层油漆：RAL 5017 tr

43、affic blue。6.1.2 防腐保护所有未涂漆螺栓和螺母，都应当依照所规定防护级别采用耐腐蚀材料或通过镀锌解决。所有无涂漆加工表面都要进行防腐蚀解决，若储存期超过6个月，依照周边环境需要采用相应防腐蚀解决办法。齿轮箱内侧必须采用防腐蚀解决，以保证避免被各种型号润滑油腐蚀。齿轮箱内侧油漆、涂料必须是浅色。7. 安装齿轮箱发送到风机制造厂后，需要对齿轮箱进行预装，一方面将主轴装入齿轮箱收缩盘，并按齿轮箱制造厂规定上紧力矩上紧收缩盘锁紧螺栓。此外，还需要安装有关附件，涉及：刹车卡钳安装板、高速轴刹车、联轴器、旋转接头等。安装联轴器前，规定清除联轴器刹车盘和所有配合面上油脂和脏物。预装好齿轮箱后

44、，将齿轮箱安装到前底架弹性支撑上，然后合上齿轮箱上支承盖，并按1500Nm额定力矩上紧支承盖螺栓。此外，还需进行冷却系统管路连接，以及传感器、电机接线。8. 维护及运营8.1维护齿轮箱初次运营二到三周后应换油，油通过过滤后可重新使用，换油后对齿轮箱、油箱及过滤器进行冲洗。在齿轮箱运营2500小时后，对油质进行检查，如浮现如下问题必要换油。1） 油中发既有水和乳状物2） 拈度与本来相比，超过20%或减小15%3） 不溶物超过0.2%4） 抗乳化能力检查发现油变质5） 添加剂成分下降此外，应定期检查齿轮箱油位，若油位过低，及时补充油。8.2运营启动前，应先启动齿轮箱油泵，使油循环35分钟，检查无异常再启动齿轮箱。如环境温度低于5，应对齿轮箱内部油进行加热到10以上方可小负荷启动。若齿轮箱长期停机，每周应使齿轮箱运转10分钟，目是为了让齿轮和轴承沾上油，防止湿气在零件上凝结。9. 参照文献目录1. Standard for design and specification of gearboxes for w