劉曉慶

（太原重工齒輪傳動分公司，山西 太原 030024）

引言

隨著能源與環(huán)境壓力的日益增加，風(fēng)能源的發(fā)展在各個國家都受到重視。但風(fēng)能不能直接利用，需要將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)力發(fā)電機組可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，它主要是由葉輪、輪轂、主軸、齒輪箱、發(fā)電機、控制柜、偏航裝置、變槳裝置、塔架等組成，其中齒輪箱是整個風(fēng)電機組的關(guān)鍵部件，主要實現(xiàn)提速的功能。風(fēng)電機組一般建立在海上或高山上。由于風(fēng)能是隨機的，所以風(fēng)電機組受到的載荷也是隨機載荷，再加上運行環(huán)境的變化，造成風(fēng)電齒輪箱運行環(huán)境惡劣，故障頻發(fā)，嚴重影響了風(fēng)電機組齒輪箱的穩(wěn)定可靠運行。齒輪箱是否可靠影響整個系統(tǒng)的正常工作，所以設(shè)計可靠的齒輪箱就顯得尤為重要。

1 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的設(shè)計過程

風(fēng)電齒輪箱在設(shè)計之前首先要與客戶進行技術(shù)方面的溝通，了解齒輪箱內(nèi)部的齒輪、軸承、其它主要零件以及外部連接的主要件有沒有特殊的要求，然后根據(jù)用戶提供的外形尺寸圖或者技術(shù)規(guī)范進行方案設(shè)計，確定具體的傳動結(jié)構(gòu)，風(fēng)電齒輪箱一般采用行星級+平行級混合的型式，有的客戶會直接指定傳動方案，確定傳動結(jié)構(gòu)后就開始選取齒輪參數(shù)及軸承型式，齒輪參數(shù)的計算需要根據(jù)用戶提供的疲勞載荷和極限載荷分別進行疲勞強度和靜強度計算，軸承型式的選取主要根據(jù)結(jié)構(gòu)的布置和壽命、應(yīng)力的計算進行選擇，選型時可以與軸承廠家商議進行；軸徑粗選后要進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算，計算過程中要保證齒輪、軸承、軸的20年使用壽命。在主要零件都確定后，就要對箱體進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計過程中需要注意箱體的結(jié)構(gòu)強度，箱體的加工工藝性和鑄造工藝性以及美觀性，其中箱體的結(jié)構(gòu)強度通過有限元分析確保它的疲勞強度和靜強度，加工工藝性和鑄造工藝性需要相關(guān)的冷加工和鑄造工藝專業(yè)人員進行評審，確保在加工和鑄造過程中不會出現(xiàn)依據(jù)現(xiàn)有水平難以完成的工序。整個齒輪箱設(shè)計完成后，為了確保其裝配性，還要對齒輪箱進行裝配工藝的評審，保證各個零件的可裝配性。

2 齒輪箱的加工、裝配、試驗

施工圖紙設(shè)計完成后，工藝人員要根據(jù)圖紙要求制定齒輪箱每個零件的加工工藝路線，并繪制工序圖，機床根據(jù)繪制的工序圖對每個工序進行加工，并進行檢驗。

零件加工檢驗完成后要進行裝配，工藝人員根據(jù)圖紙制定裝配工藝，分部件裝配和總裝配，為保證裝配的正確性，可制定裝配工藝看板，裝配工人根據(jù)看板上的內(nèi)容一步步進行安裝，保證產(chǎn)品裝配過程的正確性、完整性和清潔程度。

在產(chǎn)品安裝完成后，工藝人員要根據(jù)試車大綱編制試車工藝，進行空載、負載和超載試驗，試驗過程中要對軸承溫度、油溫、油壓、液位、振動、噪音、齒面接觸斑點、滲漏油、轉(zhuǎn)速、扭矩進行全程監(jiān)測，試車時間要根據(jù)齒輪箱達到熱平衡時間進行確定。試車過程中出現(xiàn)的任何問題都要及時解決。

在試車完成后，如果是樣機試驗，需要進行拆箱檢查所有的零件，確保每個零件的完好性。如果出現(xiàn)缺陷，要及時改進，改進之后要進行進一步的驗證。

3 風(fēng)機現(xiàn)場安裝和后期維護

在齒輪箱交付給用戶后，用戶需要安裝到整機上，調(diào)試成功后在風(fēng)場吊裝安裝，完成后要進行試運行，并網(wǎng)發(fā)電，在這期間齒輪箱廠家要及時跟蹤產(chǎn)品的運行狀況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時與主機廠商聯(lián)系并進行整改，避免后期因此而產(chǎn)生的重大事故。

4 結(jié)語

一個完整的齒輪箱的研發(fā)過程需要經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計、分析、工藝、加工、裝配、檢驗、試車、售后各環(huán)節(jié)，由于齒輪箱的維修困難，所以對可靠性有高的要求，每一個環(huán)節(jié)都需要進行反復(fù)的驗證，才能夠確保每臺出廠的產(chǎn)品都能夠經(jīng)得起風(fēng)場的驗證。