增速器设计Word文档格式.docx

1、济效益差，资源利用率低。500KW以上的风电增速箱由于功率大，大转矩的特点，通常采用功率分流的行星传动。 常见结构有：两级平行轴加一级行星和一级平行轴加两级级行星传动两种形式。本文采用 的是平行轴与行星轮系混合式齿轮箱。传动方式简图2.1.1增速器基本设计要求及设计步骤 增速器齿轮箱的主要设计要求如表 2.1所示。表2.1原始设计要求额定功率1500KW增速比5272输出转速14001600 r/mi n输入转速2435r/mi n分度圆压力角20模数1525最大齿轮直径1450mm增速器设计步骤：（1）根据传动装置的使用要求及工作特点确定传动形式为行星齿轮传动。（2）确定行星传动的结构形式和

2、选择传动方案。（3）确定出这个减速机根据选定的电机的输入速度和经过减速机构减速后的输出速度， 构的传动比范围。输入速度：24.78rpm增速机构增速后的输出速度：1544.1 rpm:单级2K-H（NGW型）行i=1544.1/24.78=62.3127根据减速装置的用途和工作特点，行星传动的结构形式确定为星传动机构。确保其稳定性，行星轮数目为 3，其传动比范围为：iBH=2.113.7。由此，初分配行星传动机构中行星轮级数。根据工作条件需要， 行星轮与转动电机之间需要留出足够的位置便于安放电机， 并使机构结构紧凑，安装方便，电机与行星轮之间采用斜齿圆柱齿轮连接。行星轮机构初定为 2级，每级传

3、动比分配情况如下 ：B第一级：iaH =5.2第二级：iaH =5.7 2.1.2传动方案及运动原理图目前，国内生产的增速箱主要采用 2K-H （ KGW）型行星传动，行星架为输入端，太阳轮为输入端。其具有如下优点 ：（1）行星架采用焊接结构，工艺简单，重量较轻。（2）动力由行星轮系系杆输入，刚性好，符合风力发电机受力大、转矩大的特点。（3） 高速级和低速级分别采用行星架浮动和太阳轮浮动， 简化了结构，使得结构更加的 紧凑，均载效果好。缺点:功率太小，不适合大型风力发电场；蓄能装置负担较大。考虑到兆瓦级风力发电机大功率，结构紧凑、高可靠性等特点，结合中国船级社风力 发电机组规范，本文采用的传动

4、形式如图 2.2.增速器传动结构分为三级，前两级为行星轮系，第一级行星架为输入端，由第一级太 阳轮传递至第二级行星架，由第二级太阳轮输出 ；第三级采用斜齿轮平行轴轮系传动，直接与电机相联。此传动方案具有如下优点 ：（1）低速级为行星传动，效率高，体积小，重量轻，结构简单，传递功率范围大，成功实现了功率分流，轴向尺寸小，采用行星轮浮动，均载效果好，实现了大传动比 ；（2）高速级为平行轴圆柱斜齿轮传动， 合理分配了传动比， 实现了平稳输出，降低了振动。2.2增速器整机设计2.2.1第一级行星轮系传动设计及校核其装配条件（1）计算齿轮基本参数根据初定条件：-b 7i aH Za cnw初选：Zc 2

5、4Zb Zc 1乙Zc（2）校验行星轮齿装配条件：1）同心条件为了保证中心轮和行星架轴线重合，各对啮合齿轮间的中心距必须相等。 而对于角度变位传动，应为2）装配条件足装配条件，否则，会出现行星齿轮无法装配的情况。单排2K-H行星传动的装配条件为：两中心轮的齿数之和应为行星轮数目的整数倍，即 Za Zc C 27整数3）邻接条件保证相邻两行星轮的齿顶不相碰18mm，按照技术要求查阅相关手册，确定第一级行星轮表2.2 第一级行星轮系参数齿数变位系 数齿顶圆齿根圆分度圆螺旋角第一级中心轮15180.35318.6237.6270行星轮24-0.35455.4374.4432内齿圈631149.975

6、1220.411342.2.2第二级行星轮系传动设计及校核其装配条件根据初定条件 b 7laH ZaZb Zc乙乙整数倍，即 Za Zc C 38整数2asin他 dac%14 36 2 1 2 0.35 2 0522.2mm2asin180 678.96 dac满足邻接条件 根据以上条件， 系具体参数如表2.3 .初选模数为 14mm，按照技术要求查阅相关手册，确定第二级行星轮表2.3第二级行星轮系具体参数变位系数2014317.8254.828036522.24592504921230.451285.212602.2.3第三级平行轴圆柱斜齿轮设计 齿数分配如下：具体参数如表2.4 .第级斜

7、齿轮一705.5412.49387.74401.5012o2310（右）斜齿轮二33200.50175.75189.50 （左）表2.4第三级平行轴斜齿轮参数端面模数:2.2.4行星齿轮具体结构的确定（1）太阳轮的结构为便于轴与齿轮之间的连接，本文将太阳轮制成齿轮轴的形式， 并利用鼓形渐开线花键实现与上一级行星架的连接，可使中心轮在一定范围内轻微摆动，实现均载。如图 2.3.（2）行星轮的结构由于风力发电机传动比较大，故本文中采取轴承安装在行星齿轮轴孔内的方式， 以减小传动的轴向尺寸，并使装配结构简化。当一般壁厚度赴 3m （m为模数）时，为改善轴承受力情况，应使行星轮孔内两个轴承之间的距离最

8、大， 这样的装配形式也可使载荷沿齿宽方向分布均匀。在行星轮孔内装一个双列调心滚子轴承也可以减小载荷沿齿宽分布的不均 匀性。由于行星轮载荷较大，本文中采用了安装两个双列调心滚子轴承的方式，行星轮结构如图2.3图2.3行星轮结构（3）行星架的结构双臂分行星架是行星传动中结构较复杂的一个重要零件。 常用行星架有双臂整体式、离式和单臂式三种。毛坯一般采用铸造、锻造和焊接等方法。本文中采用了双臂整体式, 毛坯选用铸钢材料 ZG340-640,这种结构具有良好刚性。2.3材料选择及强度校核由于风力发电机组具有工作环境恶劣、受力情况复杂等特点。因此，与一般传动机构 相比，除了要满足机械强度条件外，还应满足极

9、端温差条件下的一些机械特性，如低温抗 脆性、低膨胀收缩率等。对于传动部件而言，一般情况下不采用分体式结构或者焊接结构， 齿轮毛坯尽可能采用轮辐轮缘整体锻件形式以提高承载能力。 齿轮采用优质合金钢锻造制取毛坯己获得良好的力学特性。表2.5列出本文所设计的增速器各传动部件的材料及力学性能。表2.5各传动部件材料及力学性能传动件材料热处理接触强度弯曲强度（MPa）加工精度（MPa ）太阳轮20CrM nTi渗碳淬 火，齿面 硬 度5660HRC1500480磨齿5级42CrMo调质，齿 面硬度HBS 260720320插齿6级斜齿轮2.3.1行星传动强度校核在行星轮系传动中，太阳轮与行星轮间接触强度

10、最大， 故只需验证该啮合副齿轮接触强度即可。根据中国船级社风力发电机组规范，对各级行星轮系进行强度校核。（1）第一级行星轮系1）太阳轮与行星轮外啮合接触强度及弯曲强度校核 ：太阳轮a和行星轮。太阳轮a受到转矩：行星轮c转矩:11117137057Nm齿面接触疲劳强度行星轮齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度Fp互 KaKvK K YYf YSa 282.05MPa bmd（2）第二级行星齿轮I）太阳轮与行星轮外啮合接触强度校核 ：太阳轮a和行星轮c的材料选用ZOCrMnTi,渗碳淬火，齿面硬度 56 一 60HRC查图，选取Hlim 1500M Pa, Fl lim 480 MPa。参数选择方法与第一级类似。齿面接触疲劳强度 H :太阳轮齿根弯曲疲劳强度2TbmdWYYf Ysa 200.9MPa2）行星轮与内齿圈弯曲强度校核 内齿轮的材料选用,调质，齿面硬度HBSA 260查手册，选取H lim 720MPa , Fl lim320 MPa内齿圈齿根弯曲疲劳强度互 KaKvK K YYf YSa 225MPa bmd2.3.2斜齿圆柱齿轮强度校核56 一 60HRC，查阅手册，选取材料选用 20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度Him 1500M Pa, Filim 480M Pa亠生 0 查手册得 Zh 2.5, Ze 189.8/iMPaZ1 Z2