企业生产实际教学案例： 风力发电机组主齿轮箱 案例说明  风电机组装配工人 一 相关岗位名称  风力风电机组安装工艺工程师  风力发电机组运行检修工程师  掌握齿轮箱的基本结构和变速原理 二 相关职业技能  掌握行星级和平行级的特点 本案例采取图文并茂的形式介绍了风力发电机组主 三 案例背景介绍 齿轮箱的内部结构，着重介绍了行星级的结构，并辅以动 画的形式，轻松攻克讲解中的难点，让学员愉快轻松的掌 握单纯用语言难以描述的实际工业结构。 案例陈述 齿轮箱是风力发电机的重要组成部分，在风力发电机中应用着多个齿轮箱， 主要有风力机增速齿轮箱，偏航驱动电机齿轮箱，变桨驱动电机齿轮箱三种。 由于风力机风轮转速较低，小型风力机转速每分钟最多几百转，大中型风 力机转速约每分钟几十转甚至十几转。而普通发电机转速高，二极三相交流发 电机转速约每分钟3000转，四极三相交流发电机转速约每分钟1500转，六极 三相交流发电机转速约每分钟1000转，这么大的转速差别，风轮只有通过齿 轮箱增速才能使发电机以额定转速旋转，增速比一般为几十倍至一百多倍。目 前大多数风力机采用齿轮箱增速，齿轮箱是风力发电机主轴传动中的主要部 件，通常在风力发电机中指的齿轮箱就是主轴增速齿轮箱。 齿轮变速主要有两种形式，一种是圆柱齿轮变速，一种是行星齿轮变速。 行星齿轮变速具有增速比大、承载能力高、体积小，重量轻、输入输出轴在同 一轴线上，非常适合风力发电机增速使用，本课件介绍行星齿轮变速的原理与 结构。 图1--行星齿轮系 图1是一个行星齿轮机构示意图，机构由行星轮、齿圈、太阳轮、行星架 组成，太阳轮与齿圈共一轴线个行星轮的轴固定在行星架上，行星架的轴 线与太阳轴线轮重合。行星齿轮可绕自己的轴线转，又可随着行星架一起绕行 星架轴线旋转，行星齿轮即既有自转又有公转。通过固定行星架、齿圈、太阳 轮之中的任一个，就可得到不同的传动变比，本课件介绍最常用的一种，即固 定齿圈的结构。 下面通过5张图片介绍一个单级行星齿轮箱模型的结构与组成，每张图片 有两张图从两个角度分别显示部件的结构与组成。 图2是行星架的结构图，行星架呈盘状，盘上固定3个轴，按120度分布， 相互平行。行星架的转轴安装在轴承内，转轴另一端是低速轴法兰，连接风轮 主轴。 图2--行星架 3个行星齿轮安装到行星架的3个行星齿轮轴上，见图3，每个行星齿轮可 绕自己的轴自由旋转。 把行星架通过轴承安装到行星齿轮箱前端盖 （行星齿轮机座）内，并在前 端盖内圈安装齿圈，齿圈有内齿，能与行星齿轮很好的啮合，当行星架转动时， 行星齿轮沿齿圈内圆齿滚动。见图4，图中端盖被剖去1/4。 图3--行星齿轮 图4--行星齿轮与齿圈 太阳轮的轴是高速端输出轴，把太阳轮放入行星齿轮中间，太阳轮的齿可 与所有行星齿轮的齿很好的啮合，见图5。 图5--行星齿轮机构 把后端盖与前端盖合拢安装，在后端盖中间有轴承，用来安装太阳轮轴（高 速输出轴）。一个单级行星齿轮箱模型组装完毕，见图6。 图6--行星齿轮箱 这种结构的行星齿轮系的变比I为： 本例行星齿轮箱的变比是4，当低速轴转动1周时，高速轴转动4周。由 于齿轮结构限制，这种传动方式的单级行星齿轮变比在8 以下较合适。 下面请观看单级行星齿轮运转动画，为清晰演示运行状态把不同零件用不 同颜色表示。左面是行星齿轮箱的运转动画；右面是行星齿轮系的运转动画， 两动画同步运转。右边动画中黄橙色长箭头是行星架的转动指针，浅紫短 箭头是太阳轮的转动指针，2个指针更清楚的演示了齿轮系的运行与变比。 注：由于浏览器动画播放帧频远低于动画原频，会出现太阳轮反转假象， 把动画下载用电脑上其他动画播放器播放能还原真实状态。 单级行星齿轮运转动画.flv 单级行星齿轮增速箱多用在半直驱风力发电机组中。对于多数风力发电机 采用高变比的齿轮增速箱，图7是从网上转载的齿轮箱内部结构图，第一级行 星齿轮机构的输出连接第二级行星齿轮机构的行星架，第二级行星齿轮机构的 输出采用一个大直径齿轮带动小齿轮继续增速，齿轮采用斜齿使传动更平稳。 适当的设计

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