武靜 史偉

摘?要：我國具有人口眾多的特點，用電量需求量大，為了踐行落實我國的環(huán)保戰(zhàn)略，我國逐漸將風(fēng)力發(fā)電等作為重要的發(fā)電途徑之一。在風(fēng)力發(fā)電過程中齒輪箱發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，因此應(yīng)重視對齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計，以降低其故障發(fā)生率，這是保證風(fēng)力發(fā)電質(zhì)量的關(guān)鍵。下文主要從風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計存在的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對策略。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;齒輪箱機(jī)械設(shè)計;問題及策略;探究

風(fēng)力發(fā)電是開發(fā)新能源，改善環(huán)境的重要組成部分，充分利用風(fēng)能發(fā)電能夠減少我國常規(guī)能源的消耗，因為我國較為重視風(fēng)力發(fā)電的正常運作。齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一個重要的機(jī)械部件，然而由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝在風(fēng)口處，氣候環(huán)境相對惡劣在長期風(fēng)力作用下會對齒輪箱產(chǎn)生一定的影響，基于此，需要重視對齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計，以提升齒輪箱的性能，為風(fēng)力發(fā)電提供保障。

一、風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計中存在的問題

（一）軸承易損壞

軸承是齒輪箱的的重要部件，對于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)具有重要影響作用。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，齒輪箱構(gòu)件內(nèi)部的軸承損壞率較高，而且其一旦損壞，修復(fù)極為復(fù)雜且難度高，這也是影響風(fēng)力發(fā)電設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的因素之一，當(dāng)前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用較多的為增速齒輪箱，這種齒輪箱軸承較容易發(fā)生故障，如果軸承無法正常運轉(zhuǎn)，則會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無法正常進(jìn)行發(fā)電。因此，在齒輪箱的設(shè)計過程中，應(yīng)將軸承作為重點去考慮，為保證發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定工作，在設(shè)計齒輪箱時應(yīng)依據(jù)科學(xué)原理結(jié)合實際情況，合理設(shè)計軸承的結(jié)構(gòu)，同時選擇合適的材料，延長使用期限。

（二）載荷數(shù)據(jù)處理不完善

載荷是衡量風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的工作效率的重要指標(biāo)，就風(fēng)力發(fā)電設(shè)備而言，其荷載受發(fā)電設(shè)備安裝地區(qū)環(huán)境的影響。由于風(fēng)力發(fā)電齒輪箱一般安裝在風(fēng)力較大的位置，且地區(qū)環(huán)境復(fù)雜多樣，因此容易造成齒輪箱超負(fù)荷;另外，我國當(dāng)前收集和處理荷載數(shù)據(jù)的技術(shù)還不成熟，對于部分載荷多憑借個人主觀判斷進(jìn)行估測，這在一定程度上缺乏科學(xué)性，因而容易導(dǎo)致齒輪箱所承受的荷載超限，影響其正常使用。

（三）設(shè)計計算方法不夠成熟

齒輪箱機(jī)械的設(shè)計過程中，科學(xué)的計算方法較為關(guān)鍵。在我國的風(fēng)力發(fā)電裝置中，關(guān)于齒輪承載能力的計算還缺乏完善的算法體系，因而不能根據(jù)實際需要精確的對齒輪的承載力進(jìn)行調(diào)整，影響風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的正常使用;就當(dāng)前來看，美國在風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的設(shè)計上以AGMA2101-C95為計算標(biāo)準(zhǔn)，而我國的計算標(biāo)準(zhǔn)為GB3480，相較而言，發(fā)達(dá)國家的設(shè)計計算方法更加成熟，更加規(guī)范，而我國設(shè)計計算方法還不夠成熟，因而使得齒輪箱設(shè)計質(zhì)量和性能大打折扣。

二、優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計的有效策略

（一）重視合理的對齒輪箱潤滑

風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱運轉(zhuǎn)過程中，軸承和齒輪會一定摩擦，長此以往會導(dǎo)致發(fā)導(dǎo)致內(nèi)部組件磨損、降低轉(zhuǎn)速影響發(fā)電效果，因此應(yīng)重視合理的使用潤滑劑，使齒輪箱內(nèi)部各組件協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，形成一個良好的工作環(huán)境，潤滑劑的選擇要能夠起到防銹以及防腐蝕的效果，從而延長齒輪箱的使用壽命，避免頻繁更換和修復(fù)。我國方面風(fēng)力發(fā)電齒輪箱多為閉式齒輪，在使用潤滑油時要求具有一定的油膜厚度，還應(yīng)有一定的邊界膜強度，以防止齒輪出現(xiàn)膠合或者點蝕[2]。另外，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般在溫差較大的環(huán)境下運行，因此要注意保持較高的粘度指數(shù)，增強齒輪承載力，以及抗沖擊能力。

（二）建立專業(yè)的機(jī)械設(shè)計團(tuán)隊，重視技術(shù)研發(fā)

風(fēng)力發(fā)電在我國電能供應(yīng)方面具有深遠(yuǎn)意義，要提升風(fēng)力發(fā)電的整體性能，應(yīng)重視齒輪箱設(shè)計，基于此，應(yīng)重視組建專業(yè)的設(shè)計團(tuán)隊，這是提升齒輪箱質(zhì)量和性能的關(guān)鍵。首先，企業(yè)應(yīng)重視對專業(yè)設(shè)計人才的選拔，面向社會公開招聘，選拔對于齒輪箱設(shè)計有深入研究的專業(yè)人員，同時可以加強與國外先進(jìn)企業(yè)的合作，引進(jìn)先進(jìn)的齒輪箱設(shè)計技術(shù)，從而提升我國的齒輪箱生產(chǎn)和制造水平;其次，重視定期做好維護(hù)工作，盡量降低外界因素對齒輪箱的腐蝕及損壞，通過維護(hù)可以延長齒輪箱的使用年限，同時可以及時發(fā)現(xiàn)齒輪箱運行過程中的問題，以便及時提出解決方案，避免出現(xiàn)故障，影響正常發(fā)電。

（三）重視設(shè)計材料的選擇

由于發(fā)電設(shè)備的使用環(huán)境較為特殊，因此在設(shè)計過程中要綜合考慮多種因素，對材料的性能進(jìn)行嚴(yán)格的分析，由于齒輪箱修復(fù)難度較大，因此在設(shè)計過程中，應(yīng)注意考慮材料的耐磨性、耐腐蝕性以及強度，確保齒輪箱在一定時間內(nèi)能夠正常運轉(zhuǎn)，避免由于內(nèi)部件損壞無法正常運轉(zhuǎn)。風(fēng)力發(fā)電齒輪箱構(gòu)造主要有塔架、主驅(qū)動鏈、底盤、偏航系統(tǒng)、制動器、控制箱發(fā)動機(jī)、安全離合器、齒輪箱、機(jī)艙、風(fēng)輪等組成，在設(shè)計過程中應(yīng)保證各部件材料的使用年限不少于20年，可以對其使用壽命進(jìn)行預(yù)測，同時注重研發(fā)新的性能良好的材料，以提升齒輪箱的使用性能。

（四）規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，制定科學(xué)的設(shè)計流程

為了保證風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)重視對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，執(zhí)行統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以保證當(dāng)齒輪箱的某一部件發(fā)生損壞，可以及時更換，且工作性能不受影響，同時制定嚴(yán)格的設(shè)計生產(chǎn)流程，避免其他因素影響齒輪箱的設(shè)計和生產(chǎn)。作為設(shè)計人員，在設(shè)計過程中應(yīng)綜合考慮齒輪箱需要承受的風(fēng)力的大小一級工作時長、適用環(huán)境、氣候情況等，以此作為設(shè)計的依據(jù)，根據(jù)齒輪箱適用條件，靈活的對設(shè)計過程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提升齒輪箱的質(zhì)量和性能，進(jìn)而保證風(fēng)力發(fā)電穩(wěn)健進(jìn)行。

三、結(jié)語

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電在未來將成為趨勢，其具有無污染、環(huán)保、可持續(xù)利用的優(yōu)勢，能夠緩解資源緊張的問題，重視風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用，需要重視風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計，在當(dāng)代社會的生產(chǎn)生產(chǎn)中，電能已經(jīng)成為不可或缺的資源，運用風(fēng)力發(fā)電也成為時代趨勢，在風(fēng)力發(fā)電過程中齒輪箱的設(shè)計較為重要，設(shè)計人員應(yīng)重視對齒輪箱的研發(fā)設(shè)計，不斷提升設(shè)備的使用效果和性能，以使其能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，提升發(fā)電效率，保障發(fā)電的穩(wěn)定性和持續(xù)性。同時，還需要重視對齒輪箱設(shè)計過程的優(yōu)化，對使用環(huán)境進(jìn)行評估，選擇最佳材料，從而制造出高標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)環(huán)境能力強的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱，通過提升齒輪箱使壽命和穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升我國風(fēng)力發(fā)電水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]申凱.風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計存在的問題及對策研究[J].科技風(fēng)，2018，358（26）：215.

[2]郭峰.風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計存在的問題及應(yīng)對策略[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（06）：246.