國(guó)內(nèi)外風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)技術(shù)及主流技術(shù)路線綜述與展望

　　在風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面，由于風(fēng)電齒輪箱容量的發(fā)展，零部件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)大功率化的要求， 大功率齒輪箱的最新經(jīng)驗(yàn)對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展起到了重要作用。備受關(guān)注的IEC61400－4已經(jīng)公布， 從中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)主辦的講座上獲知，IEC61400 － 4 參考了新的標(biāo)準(zhǔn)，在有些被證明非常重要的章節(jié)增加了內(nèi)容， 相對(duì)于ISO81400-4，增加了不同傳動(dòng)鏈形式的細(xì)節(jié)，考慮了更多的失效情況，在載荷計(jì)算的步驟上增加了更多信息，考慮了特殊運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使載荷情況能覆蓋所有運(yùn)行條件。相對(duì)于GL Guideine，IEC61400-4 增加了背景信息，比GL要求的條件更嚴(yán)格。可以預(yù)見，隨著相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的公布，風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)技術(shù)將隨之進(jìn)一步發(fā)展。
　　2 風(fēng)電齒輪箱主流技術(shù)路線綜述
　　為了減小風(fēng)電齒輪箱的體積和重量， 總體上講，500KW ～ 2500KW齒輪箱目前最常見的是兩級(jí)平行軸加一級(jí)行星或兩級(jí)行星加一級(jí)平行軸兩種結(jié)構(gòu)，2.5MW 以上的齒輪箱通常采用功率分流或柔性軸等技術(shù)。
　　根據(jù)不同的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)可以將風(fēng)電齒輪箱所采用的技術(shù)路線劃分為不同的類型：從采用的不同齒輪類型角度可將風(fēng)電齒輪箱劃分為平行軸技術(shù)路線和行星輪技術(shù)路線；從采用不同的設(shè)計(jì)理念角度可劃分為傳統(tǒng)技術(shù)路線、功率分流技術(shù)路線、柔性軸技術(shù)路線以及采用功率分流與柔性軸相結(jié)合的“融合技術(shù)路線”；還有一類即是從外形尺寸上可將齒輪箱大致劃分為短粗型如RENK 齒輪箱，和細(xì)長(zhǎng)型如BOSCH 齒輪箱。[3]
　　2.1 傳統(tǒng)圓柱齒輪技術(shù)路線
　　該技術(shù)路線在早期的兆瓦級(jí)以下的風(fēng)電機(jī)組中多有應(yīng)用，比如兩級(jí)或多級(jí)平行軸式，如圖1。但由于該類型齒輪箱技術(shù)路線不適用于兆瓦級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需要，因此，在近幾年大兆瓦級(jí)的齒輪箱應(yīng)用中，已將該結(jié)構(gòu)淘汰，本文不作為重點(diǎn)。
　　2.2 行星輪系與平行軸相結(jié)合的三級(jí)式技術(shù)路線
　　此技術(shù)路線的主流布局是一級(jí)行星加兩級(jí)平行軸或兩級(jí)行星加一級(jí)平行軸兩種結(jié)構(gòu)，是目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)量最大和應(yīng)用范圍最廣的齒輪箱。國(guó)內(nèi)多家風(fēng)電齒輪箱生產(chǎn)廠家均以此種技術(shù)路線為主流產(chǎn)品。
　　該技術(shù)路線的特點(diǎn)是采用功率串聯(lián)的三級(jí)定速比傳動(dòng)。由于該技術(shù)路線自身的最大容量有一定的限制，因此不能滿足未來不斷增大的風(fēng)電機(jī)組容量的需求。該類技術(shù)路線目前大多用于1.5MW ～ 2.5MW 的風(fēng)電機(jī)組   2.3 復(fù)合行星齒輪技術(shù)路線
　　該技術(shù)路線的典型布局是德國(guó)RENK 公司的齒輪箱，國(guó)內(nèi)多家齒輪箱廠已引進(jìn)了該技術(shù)，但目前還沒有在國(guó)內(nèi)風(fēng)場(chǎng)大規(guī)模應(yīng)用。
　　該技術(shù)路線的特點(diǎn)是：第一，兩級(jí)行星輪的行星銷軸可以軸向浮動(dòng)，有利于整個(gè)機(jī)構(gòu)的均載；第二，軸承是風(fēng)電齒輪箱中最薄弱的零件之一，采用固定軸式的行星傳動(dòng)，這意味著齒輪箱中的軸承將是固定不動(dòng)的，便于對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，避免齒輪箱中軸承的失效風(fēng)險(xiǎn)；第三，由于第一級(jí)行星傳動(dòng)的內(nèi)齒圈與箱體分離，因此，此種結(jié)構(gòu)可以有效地減小第一級(jí)齒輪傳動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)；最后，由于該技術(shù)路線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，齒輪箱維修起來較其他齒輪箱技術(shù)路線更為便捷，可以從高速軸方向?qū)?nèi)部零件全部抽出進(jìn)行更換或維修。