重齿风电齿轮箱知识课件.ppt
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1、重齿风电齿轮箱基础重齿风电齿轮箱基础一、齿轮箱基本知识一、齿轮箱基本知识(1)结构、()结构、(2)齿轮、()齿轮、(3)轴承、()轴承、(4)润滑系统)润滑系统二、齿轮箱加工制造二、齿轮箱加工制造(1)加工)加工箱体、齿轮箱体、齿轮、(、(2)热处理、()热处理、(3)装配、试验)装配、试验三、齿轮箱安装使用维护三、齿轮箱安装使用维护(1)安装)安装锁紧盘、机架锁紧盘、机架(2)齿轮箱维护()齿轮箱维护(3)常见问题)常见问题一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构1)一级行星加两级平行轴一级行星加两级平行轴目前我公司有的型号:目前我公司有的型号:FL800A FL800A FL850 FL8
2、50 FL1000D FL1000D FL1250 FL1250 FL1500A FL1500A FL2000D FL2000D FL2000H FL2000H FL2000B FL2000B FL2000S FL2000S FL2000T FL2000T 一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构该结构同一级行星二级平行结构都是较常见风电齿轮箱结构形式。该结构用一组平行齿轮代替一组行星传动,从而降低了行星齿轮及轴承的失效风险,增强了齿轮箱整体的可靠性;不足之处在于增加体积与重量。一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构一、齿轮箱基本认识 1、风电齿轮箱的结构2)两级行星加一级平行两级行星加一级平行
3、轴轴目前我公司有的型号:目前我公司有的型号:FLR1500G FLR1500G FLR2500D FLR2500D FLR2500Y FLR2500Y FLR25OOU FLR25OOU FLR2500N FLR2500N 一、齿轮箱基本认识 1、风电齿轮箱的结构该形式齿轮箱为两级行星+一级平行轴的结构,齿轮箱的体积和重量比较轻。直径小、横向比较长。扭转臂与风力发电机底盘通过弹性支撑连接。该结构紧凑、弹性支承使齿轮箱整体有一定柔性。重心位置正好在支撑轴线上,减轻了齿轮箱的受力和振动。一、齿轮箱基本认识1、风电齿轮箱的结构3)单级行星(半直驱)单级行星(半直驱)目前我公司有的型号:目前我公司有的
4、型号:FLD1500F FLD1500F 一、齿轮箱基本认识1.1、风电齿轮箱的结构4)两级行星两级行星目前我公司有的型号:目前我公司有的型号:FLW3000J FLW3000J FLW3000C FLW3000C 一、齿轮箱基本认识1.1、风电齿轮箱的结构 5)renk 目前我公司有的型号:目前我公司有的型号:FLA800 FLA800 FLC750 FLC750 该该结构常见于结构常见于Renk系列,系列,重点在于齿圈输入,行星重点在于齿圈输入,行星轮轴通过轴承连接到箱体轮轴通过轴承连接到箱体上,该结构的好处就是行上,该结构的好处就是行星齿轮上轴承外圈与箱体星齿轮上轴承外圈与箱体连接,改进
5、了轴承工作环连接,改进了轴承工作环境,增加了轴承的使用寿境,增加了轴承的使用寿命;但不足是该结构加工命;但不足是该结构加工精度和装配要求高精度和装配要求高一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮的名称 1 1、内齿轮、内齿轮 2 2、行星轮、行星轮 3 3、太阳轮、太阳轮4 4、花键轴齿轮、花键轴齿轮 5 5、中间齿轮、中间齿轮6 6、输出轴齿轮、输出轴齿轮 7 7、油泵齿轮、油泵齿轮齿轮的材料齿轮的材料1、42CrMoA2、17CrNiMo63、20CrMnMo一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮材料的合理选择机械性能强度、硬度、塑性、韧性等工艺性能锻造、切削加工、热处理等经
6、济性能费用一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮材料的特性:齿轮材料的特性:1 1、化学成分:、化学成分:C(碳)Si(硅)Mn(锰)Cr(铬)Ni(铌)Mo(钼)42CrMo A0.38-0.450.17-0.370.5-0.80.9-1.20.15-0.2517CrNiMo6 0.15-0.20.40.4-0.61.5-1.81.4-1.70.25-0.3520CrMnMo0.170.230.170.370.901.201.101.400.200.30一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮的特性:齿轮的特性:2 2、机械性能:、机械性能:风力发电机组齿轮受风力负荷,此负荷变
7、化极大,因此,齿轮采用抗低温冲击,韧性高的渗碳淬火材料。内齿圈根据设计载荷分别采用软齿面(调质)中硬齿面(调质+表面氮化)硬齿面(渗碳淬火),精度为6GB10095。其他所有齿轮均为渗碳淬火硬齿面齿轮,渗碳淬火后磨齿,齿面硬度为602HRC,精度5-6 GB10095。根据等强度原则使各级传动中的承载能力大致相等,齿轮几何尺寸计算按照GB1356进行计算。齿轮接触疲劳强度,弯曲疲劳强度按照GB3480渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法进行计算。一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮失效的主要形式:齿轮失效的主要形式:1 1、断裂:偏载、过载、严重冲击;热处理、断裂:偏载、过载、严重冲击;热
8、处理2 2、点蚀:表面裂纹扩张、磨粒、剥落、点蚀:表面裂纹扩张、磨粒、剥落3 3、胶合:局部升温、胶合:局部升温+重载、润滑不够、油变质重载、润滑不够、油变质4 4、塑性变形:重载、热处理。、塑性变形:重载、热处理。5 5、磨损:金属微粒、灰尘、润滑、磨损:金属微粒、灰尘、润滑一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮失效的主要形式:齿轮失效的主要形式:1 1、断裂:偏载、过载、严重冲击;热处理、断裂:偏载、过载、严重冲击;热处理一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮失效的主要形式:齿轮失效的主要形式:2 2、点蚀:、点蚀:(表面裂纹扩张、磨粒、剥落表面裂纹扩张、磨粒、剥落)齿轮工
9、作时,在齿面啮合处,由于循环交变应力长期作用,当应力峰值超过材齿轮工作时,在齿面啮合处,由于循环交变应力长期作用,当应力峰值超过材料的接触疲劳极限,经过一定应力循环次数后,先在节线附近的齿轮表面产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展,料的接触疲劳极限,经过一定应力循环次数后,先在节线附近的齿轮表面产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展,将导致小块金属剥落,产生齿面点蚀将导致小块金属剥落,产生齿面点蚀.点蚀是由于接触面上金属疲劳而形成细小的疲劳裂纹,裂纹的扩展造成的金点蚀是由于接触面上金属疲劳而形成细小的疲劳裂纹,裂纹的扩展造成的金属剥落现象。属剥落现象。一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮失
10、效的主要形式:齿轮失效的主要形式:3 3、胶合:局部升温、胶合:局部升温+重载、润滑不够、油变质重载、润滑不够、油变质一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮失效的主要形式:齿轮失效的主要形式:4 4、剥落、剥落一、齿轮箱基本认识2、风电齿轮箱的齿轮基础齿轮失效的主要形式:齿轮失效的主要形式:n5 5、塑变:、塑变:低速重载传动时,若齿轮齿面硬度较低,当齿面间作用力过大,啮合中的齿面表层材料低速重载传动时,若齿轮齿面硬度较低,当齿面间作用力过大,啮合中的齿面表层材料就会沿着摩擦力方向产生塑性流动,这种现象称为塑性变形。就会沿着摩擦力方向产生塑性流动,这种现象称为塑性变形。一、齿轮箱基本认
11、识3、风电齿轮箱的轴承轴承选用准则:轴承选用准则:风力发电机组振动大,对轴承的安装有严格的工业标准规定。振动会传到轴承滚道内产生磨损毛刺,破坏轴承滚道的润滑,造成轴承失效。由于不同材料之间不易产生磨损破坏,箱体采用了球墨铸铁,利用球墨铸铁较高的韧性、塑性、低温抗冲击值减少对轴承的有害影响,我们根据轴承的动静负荷的计算方法,按照风电发电机组对轴承寿命的要求,对轴承寿命进行校核计算。目前风电行业多选用进口轴承(SKF、FAG、NSK、NKE、TIMKEN等)。随着国内轴承技术的逐步提高,将来齿轮箱的轴承国产化将会完全实现。一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承轴承分类:轴承分类:按载荷方向:向心轴
12、承、推力轴承按滚动体形态:球轴承 滚子轴承:圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承风电齿轮箱轴承主要类型风电齿轮箱轴承主要类型满圆柱滚子轴承;满圆柱滚子轴承;圆柱滚子轴承;圆柱滚子轴承;调心滚子轴承;调心滚子轴承;圆锥滚子轴承;圆锥滚子轴承;四点接触球轴承;四点接触球轴承;一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承风电齿轮箱轴承主要类型风电齿轮箱轴承主要类型圆柱滚子轴承:圆柱滚子轴承:圆柱滚子与滚道为线接触轴承。负荷能力大,主要承受径向负荷。滚动体与套圈挡边摩擦小,适于高速旋转。根据套圈有无挡边,可以分有NU、NJ、NUP、N、NF等单列轴承,及NNU、NN等双列
13、轴承。该轴承是内圈、外圈可分离的结构。内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承,其内圈和外圈可以向轴向作相对移动,所以可以作为自由端轴承使用。在内圈和外圈的某一侧有双挡边,另一侧的套圈有单个挡边的圆柱滚子轴承,可以承受一定程度的一个方向轴向负荷 一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承风电齿轮箱轴承主要类型风电齿轮箱轴承主要类型调心滚子轴承:调心滚子轴承:调心滚子轴承有其特点是外调心滚子轴承有其特点是外圈滚道呈球面形,具有自动圈滚道呈球面形,具有自动调心性,可以补偿不同心度调心性,可以补偿不同心度和轴挠度造成的误差,但其和轴挠度造成的误差,但其内、外圈相对倾斜度不得超内、外圈相对倾斜度不得超过过3度。度。
14、一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承风电齿轮箱轴承主要类型风电齿轮箱轴承主要类型圆锥滚轴承:圆锥滚轴承:圆锥滚子轴承主要承受以径圆锥滚子轴承主要承受以径向为主的径、轴向联合载荷。向为主的径、轴向联合载荷。轴承承载能力取决于外圈的轴承承载能力取决于外圈的滚道角度,角度越大承载能滚道角度,角度越大承载能力越大。该类轴承属分离型力越大。该类轴承属分离型轴承,根据轴承中滚动体的轴承,根据轴承中滚动体的列数分为单列、双列和四列列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承。单列圆锥滚圆锥滚子轴承。单列圆锥滚子轴承游隙需用户在安装时子轴承游隙需用户在安装时调整;双列和四列圆锥滚子调整;双列和四列圆锥滚子轴承游隙已
15、在产品出厂时依轴承游隙已在产品出厂时依据用户要求给定,不须用户据用户要求给定,不须用户调整。即使在高速时圆锥滚调整。即使在高速时圆锥滚子轴承也承受很高的径向和子轴承也承受很高的径向和轴向负载。轴向负载。一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮箱的轴承风电齿轮箱轴承主要类型:风电齿轮箱轴承主要类型:四点接触球轴承:四点接触球轴承:四点角接触球轴承 从根本上说是带一个分离内环(即内环分成两半)的单列角接触球轴承。该类轴承可分离。滚道和球的接触几何关系是“四点式”接触,只设计滚道(即哥特式尖拱)。这使得轴承能够承受双向等值的轴向负载。在外圈的某一面设有定位沟槽以防止外圈意外转动。一、齿轮箱基本认识3、风电齿轮
16、箱的轴承风电齿轮箱轴承游隙:风电齿轮箱轴承游隙:n滚动轴承的游隙调整和预紧是滚动轴承装配工作的重要环节。n准确把握游隙调整和预紧的工艺概念,并且在装配工作中正确地运用这种工艺方法,是轴承装配工作质量的保证。n滚动轴承的游隙是指在一个套圈固定的情况下,另一个套圈沿径向或轴向所作的最大活动量,故游隙又分为径向游隙和轴向游隙两种。n径向游隙分为初始游隙、安装游隙和工作游隙。初始游隙是指轴承成品的合套游隙;安装游隙是指轴承安装于轴颈和轴承座孔后的游隙;工作游隙是指轴承处于稳定运转状态时的游隙。影响轴承安装游隙的主要因素是轴颈和座孔与轴承之间的过盈配合将导致游隙减小;而影响轴承工作游隙的主要因素有轴承的
17、温度变化、旋转离心力等n滚动轴承装配时,游隙不能太大,也不能太小。游隙太大,会造成同时承受载荷的滚动体数量减少,单个滚动体的载荷增大,从而降低轴承的旋转精度,减少使用寿命;游隙太小,会使摩擦力增大,产生的热量增加,加剧磨损,同样能使轴承的使用寿命减少。一、齿轮箱基本认识4、风电齿轮箱的润滑1.1.原理图:原理图:油泵电机电动泵机械泵压力传感器1溢流阀单向阀3单向阀4取样球阀压差开关过滤器排气口风冷器风冷器电机压力传感器压力表压力表开关齿轮箱旁通阀单向阀1单向阀2IN1IN2OUT4OUT2OUT3OUT1入口球阀1#管2#管3#管4#管5#管6#管一、齿轮箱基本认识4、风电齿轮箱的润滑一、齿轮
18、箱基本认识4、风电齿轮箱的润滑润滑系统工作原理介绍:润滑系统工作原理介绍:n润滑系统必须保证对齿轮箱内的运动部件的强制润滑,对油液的过滤和散热。n润滑系统由电动泵、过滤装置、机械泵、油风冷却器、压力传感器、连接管路等组成。n电动泵、机械泵同时向系统供油,润滑油经滤油器过滤后到温控阀,该温控阀根据润滑油的温度自动控制润滑油的流向。当油温低于45时,润滑油直接进入齿轮箱;当油温高于45时,温控阀开始动作,润滑油经冷却器冷却后再进入到齿轮箱。在齿轮箱的入口和油泵的出口均装有压力传感器用于检测润滑油的压力。n过滤器为双精度过滤,当温度低于+10C 时由于粘度较低,或当过滤器滤芯压差大于4bar 时,滤
19、芯上单向阀打开,液压油只经过10的粗过滤;当温度高于+10C,或滤芯压差低于4bar 时,滤芯上单向阀关闭,润滑油经过10过滤。无论何种情况,未经过滤的油液决不允许进入齿轮箱内各润滑部位。在过滤器上装有压差发讯器,当滤芯堵塞,压力差达到3bar 时压差发讯器发讯,提示更换滤芯。风冷却器用于冷却齿轮箱的润滑油。该风冷却器由电机、高性能轴向风扇、散热片和旁通阀等组成。旁通阀的作用:当冷却器前后压差达到6bar 时,旁通阀开启,润滑油不经冷却板而直接进到齿轮箱。n润滑系统必须有安全阀,以防止压力过高对系统元件造成损坏。n润滑系统必须考虑能够随时排除系统中的气泡,气泡对齿轮箱会造成损坏。n润滑系统的冷
20、却器要有足够的散热能力,同时风扇要有足够的空气流量将舱室内的热空气排出舱室外。最高允许齿轮油温度为+80C。熔炼钢锭锻造热处理性能测试检验包装中间检验入库粗加工探伤热处理精加工锻造件加工过程(齿轮、轴类):锻造件加工过程(齿轮、轴类):二、齿轮箱加工制造二、齿轮箱加工制造1、零件加工制造、零件加工制造锻造锻造锻造就是金属坯料在压力下产生变形而得到锻件的方法。分热锻和冷锻,热锻又分为自由锻和模锻,冷锻只有模锻。锻造比改善材质质量的一个重要指标就是锻比,锻件锻造比一般24为宜,可以得到均匀的材质。(风机零件锻比要求见下)锻后热处理锻件锻后热处理通常采用正火或正火+回火,用以消除锻造应力,降低硬度,
21、改善组织,细化晶粒,改善切屑性能二、齿轮箱加工制造二、齿轮箱加工制造1、零件加工制造、零件加工制造配料熔炼铸型落砂清理检验精加工检验入库造型烘干配砂时效粗加工热处理二、齿轮箱加工制造二、齿轮箱加工制造1、零件加工制造、零件加工制造零件铸造过程(箱体、端盖):零件铸造过程(箱体、端盖):二、齿轮箱的加工制造2、齿轮箱组装过程总装步骤:n1、零部件清洗n2、行星架部套装配n3、后箱齿轮轴部套装配 3.1 二级大齿轮轴部件装配 3.2 中间齿轮轴装配 3.3 输出齿轮轴部件装配n4、后箱体部套 4.1 后箱体内部零件装配 4.2 后箱体端盖部件装配n5、总装部套n6、附件及管系部套n7、试验n8、喷
22、漆n9、装箱出厂二、齿轮箱的加工制造2、总装1、零部件清洗初清洗:零件进入超声波清洗前,必须进入清洗槽用高压水枪进行初清洗,保证各工艺孔、螺纹内无铁屑,表面无锈迹、无毛刺。超声波清洗:主要清洗方法,具有速度快、效果好、操作简单等特点。二、齿轮箱的加工制造2、总装2、行星架部套装配二、齿轮箱的加工制造2、总装n3、后箱齿轮轴部套装配二、齿轮箱的加工制造2、总装4、后箱体部套二、齿轮箱的加工制造2、总装5、总装部套二、齿轮箱的加工制造2、总装6、附件及管系部套二、齿轮箱的加工制造2、总装7、试验三、齿轮箱安装使用维护1、锁紧盘安装使用。1、锁紧盘图片:三、齿轮箱安装使用维护1、锁紧盘安装使用2、锁
23、紧盘剖视图:三、齿轮箱安装使用维护1、锁紧盘安装使用3、锁紧盘安装注意事项:n锁紧盘在出厂前已做好了安装准备,但因长期不使用以及运输过程中的非常锁紧盘在出厂前已做好了安装准备,但因长期不使用以及运输过程中的非常因素影响。建议用户在安装之前将锁紧盘内外环拆开重新涂专用油脂,涂油因素影响。建议用户在安装之前将锁紧盘内外环拆开重新涂专用油脂,涂油脂的部位为锁紧片的内外结合锥面,以及每颗螺钉的螺纹。脂的部位为锁紧片的内外结合锥面,以及每颗螺钉的螺纹。n锁紧盘与行星架结合面保证无任何油脂。否则用四氯化碳水溶液或丙酮清洗锁紧盘与行星架结合面保证无任何油脂。否则用四氯化碳水溶液或丙酮清洗擦净轴和轴套内孔,并
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