風(fēng)電齒輪箱的案例
風(fēng)電齒輪箱齒輪失效根因分析 ￥9.9
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</figure><p>接到風(fēng)電主齒輪箱從業(yè)人士求助，風(fēng)電主齒輪箱臺架測試后行星級齒面出現(xiàn)損傷，需要出具損傷情況判斷及排查方向指導(dǎo)。</p>
展開 【技術(shù)】風(fēng)電機組齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷
圖7 天洑數(shù)據(jù)建模平臺DTEmpower
總結(jié)
隨著全球風(fēng)電裝機容量的增加，風(fēng)電機組發(fā)生故障的頻率也逐漸增加，其中齒輪箱的故障大約占20%。齒輪箱故障診斷功能通過大數(shù)據(jù)分析對齒輪箱故障特征進行訓(xùn)練，實現(xiàn)齒輪箱故障診斷和提前預(yù)警，可以有效減少風(fēng)電機組的故障停機，合理安排維修計劃，降低機組停機產(chǎn)生的損失，為風(fēng)電的安全可靠穩(wěn)定運行提供了重要的保障。
天洑軟件以挖掘數(shù)據(jù)價值為核心導(dǎo)向，以建立數(shù)字孿生模型為技術(shù)手段，打造工業(yè)各場景最可靠、最實用的產(chǎn)品應(yīng)用，并針對行業(yè)特點提供定制化開發(fā)服務(wù)，用AI技術(shù)解決工業(yè)運維難題。
展開 1月26日 | Particle works齒輪箱潤滑仿真培訓(xùn)
【適用行業(yè)】
適用于乘用車、商用車、風(fēng)電等齒輪箱攪油飛濺潤滑問題的快速仿真模擬，可用于快速評估不同設(shè)計與工況下齒輪、軸承的潤滑程度，指導(dǎo)并跟進設(shè)計迭代。
【適用人群】
與以上行業(yè)相關(guān)的系統(tǒng)仿真工程師、技術(shù)研發(fā)人員等都可以參加。
軟件介紹
Particleworks 是一款模擬流體運動的領(lǐng)先軟件。其先進的粒子算法求解器，可以輕松地對各類工業(yè)流體問題進行建模與分析——汽車行業(yè)中油箱的晃動及冷卻、制藥業(yè)和塑料行業(yè)物料的混合與攪拌等等。憑借直觀的界面、極快的求解器和強大的可視化工具，Particleworks將提供用戶所需的運動分析工具，來幫助工程師在設(shè)計過程中優(yōu)化產(chǎn)品。
【軟件特色】
無網(wǎng)格求解：Particleworks 可以直接導(dǎo)入CAD幾何進行計算，相比傳統(tǒng)的CFD軟件，可以避免繁雜、耗時的網(wǎng)格生成過程；
飛濺、自由液面流動：Particleworks 通過將流體分解成一系列的離散單元或者粒子來分析其運動，這些粒子可以自由運動。這種方法可以允許用戶模擬流體的大變形、聚合、分裂等，以及快速變化流動；
高性能并行計算能力：支持當(dāng)下最新的GPU硬件進行GPU并行計算。
【課程優(yōu)勢】
本培訓(xùn)從使用Particleworks對齒輪箱所遇到的基本仿真問題進行介紹，并結(jié)合基本案例進行仿真演示。
主要內(nèi)容包含：軟件基本使用，Particleworks的管內(nèi)兩相流，管外兩相流等基本案例介紹，輕量化變速箱模型以仿真計算方式介紹。
展開 齒輪箱及齒輪箱應(yīng)用（上）
齒輪是齒輪箱的關(guān)鍵零部件，兩個齒輪在嚙合時，嚙合點不僅承載，而且有相對運動，因此具有一定的復(fù)雜性。但是齒輪的運動是出現(xiàn)在成對的齒輪中的，單獨一個齒輪自身是不會出現(xiàn)相對運動的。
綜上所述，齒輪箱中既承載又運轉(zhuǎn)的零部件包括齒輪和軸承。因此這兩類零部件是齒輪箱設(shè)計、應(yīng)用、維護和故障診斷中最關(guān)鍵的部分。也是故障高發(fā)的零部件。在這兩者中，軸承又是在自身內(nèi)部實現(xiàn)的運轉(zhuǎn)。因此就單個零部件而言，可以說是更加復(fù)雜的。
在齒輪箱的設(shè)計階段，軸承的設(shè)計選型是難點之一；在齒輪箱發(fā)生故障的時候，軸承是故障多發(fā)的元件之一。可以說，軸承對于齒輪箱而言是一個重要的關(guān)鍵零部件，并且其選擇、裝配、使用與維護也具有相當(dāng)?shù)碾y度。
從工程技術(shù)人員的知識儲備來看，齒輪箱的核心技術(shù)是齒輪的設(shè)計、生產(chǎn)和制造。因此，齒輪箱工程師對軸承技術(shù)的掌握相對有限。軸承對于齒輪箱廠家和用戶而言是一個應(yīng)用零件，工程師和最終用戶都很少參與軸承的設(shè)計，基本上都是在在作為標(biāo)準(zhǔn)件的眾多軸承型號中進行選用。
展開 
齒輪箱及齒輪箱軸承應(yīng)用（下）
齒輪箱及齒輪箱軸承應(yīng)用（下）
在大部分的齒輪箱設(shè)計過程中，齒輪箱的工程師會參與軸承需求的討論，但是他們只是給軸承廠家提出任務(wù)，并非會對軸承知識或者軸承應(yīng)用有更深入的了解。這些任務(wù)最終還是需要軸承應(yīng)用工程師在軸承的選型和應(yīng)用設(shè)計過程中來翻譯和滿足。
特殊定制發(fā)生的頻率相比于普通的軸承選型而言低很多。日常工作中大量的軸承應(yīng)用工作最重要的技能應(yīng)該是根據(jù)要求，選擇合適的軸承，并對不合適的需求進行轉(zhuǎn)化，懸著正確的軸承，并進行正確的使用。
上述這些就是我們所說的“齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)”。
齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)，是針對應(yīng)用在齒輪箱環(huán)境下的軸承的技術(shù)。研究目標(biāo)是軸承，研究環(huán)境是齒輪箱。同時齒輪箱軸承應(yīng)用技術(shù)又是一門“應(yīng)用技術(shù)”，而非軸承本身的設(shè)計和制造技術(shù)。
從一個角度講，我們討論的是如何將標(biāo)準(zhǔn)軸承更好的應(yīng)用在齒輪箱中。
展開 設(shè)計仿真 | 海克斯康可再生能源（風(fēng)電）行業(yè)技術(shù)研討會
特約演講（其他行業(yè)的啟示）：新能源汽車電驅(qū)動 – 油冷永磁電機與齒輪箱集成設(shè)計與油冷電機CFD仿真
進一步提升中速永磁全集成風(fēng)機傳動鏈的扭矩/功率密度，油冷發(fā)電機或許是未來的技術(shù)路線之一
電驅(qū)動齒輪箱與驅(qū)動電機集成油路設(shè)計技術(shù)、油冷電機CFD噴油、飛濺和熱力學(xué)開發(fā)
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特約演講：米巴（MIBA）滑動軸承技術(shù)及在風(fēng)電齒輪箱中的應(yīng)用
米巴公司和米巴滑動軸承技術(shù)介紹
米巴滑動軸承在風(fēng)電齒輪箱中的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用案例
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鑄鐵平臺厚度拿捏到位，幾十噸重載從容勝任
（二）30-50t超重型重載場景
此類場景多見于大型沖壓機、重型數(shù)控機床、礦山減速器安裝、風(fēng)電齒輪箱檢測等，設(shè)備噸位大、部分為集中載荷，對平臺的剛性和穩(wěn)定性要求高。對應(yīng)的臺面厚度需升級至200mm-300mm，若設(shè)備存在局部集中載荷，需在對應(yīng)位置額外加厚臺面20mm以上，避免單點壓力過大導(dǎo)致臺面凹陷。
材質(zhì)建議選用QT600及以上等級球墨鑄鐵，抗拉強度達(dá)600MPa，沖擊韌性≥15J/cm2，比HT300材質(zhì)承重能力提升40%，可有效抵御瞬時沖擊載荷。結(jié)構(gòu)上采用“加厚邊框+高密度十字筋板+箱型封閉框架”一體化鑄造，進一步提升平臺剛性，彌補單純厚度不足的短板，實現(xiàn)“厚度合理、結(jié)構(gòu)補強、承重拉滿”的效果。實測顯示，3000×6000mm規(guī)格、250mm厚度的QT600材質(zhì)平臺，承載30噸設(shè)備時，臺面撓度僅0.02mm，無變形問題。
展開 ANSYS Workbench模擬齒輪箱變速器齒輪嚙合 ￥19.89
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/2f499e2a984aebe7760bc7c6d688cd60.png"></p><p>（7）計算結(jié)果</p><p>最大變形云圖如下圖所示，可以看到主動輪最大變形為21.648mm，位于主動輪的齒輪面處，從動輪的最大變形為21.648mm，位于從動輪的齒輪面處，而設(shè)置回轉(zhuǎn)的齒輪內(nèi)環(huán)處的變形幾乎為0，最大變形從齒輪面向內(nèi)齒輪逐漸遞減。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/9796ba176812e6a110f1d79d1ecb5fe5.png"></p><p>最大應(yīng)力云圖如下圖所示，可以看到主動輪最大應(yīng)力為277.22Mpa，位于齒輪面的嚙合處，而未嚙合處齒輪應(yīng)力為0。
展開 風(fēng)電增速箱鍛件制造技術(shù)及質(zhì)量控制的研究
隨著近幾年風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，服務(wù)于風(fēng)電行業(yè)的風(fēng)電增速傳動技術(shù)也得以高速發(fā)展，尤其以大兆瓦風(fēng)電增速傳動技術(shù)的研究及應(yīng)用最為引人注目。風(fēng)電增速箱主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機，通過其內(nèi)部齒輪傳動增速，增速比可達(dá)50 ～100 倍，使其轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速，供發(fā)電機能正常發(fā)電。增速箱在風(fēng)力發(fā)電機組中屬于核心且故障率較高的部件，對機組的可靠性及使用周期具有較大影響，因此有效控制增速箱內(nèi)部鍛件的制造質(zhì)量，保證增速箱機械傳動的可靠性對風(fēng)力發(fā)電機組的使用壽命具有重要意義。本文以我公司生產(chǎn)的一種5MW 增速箱軌道行星輪為例，總結(jié)闡述風(fēng)電增速箱鍛件的制造及質(zhì)量控制的技術(shù)要點。
風(fēng)電增速箱的特點
為了使風(fēng)電增速箱結(jié)構(gòu)緊湊，降低傳動比，增加功率分流能力，目前一般采用兩級行星齒輪傳動或行星與平行軸齒輪組合傳動。其特點是：
⑴安裝空間狹小，要求產(chǎn)品設(shè)計的體積小、重量輕；
⑵受無規(guī)律的變向變負(fù)荷及強陣風(fēng)的沖擊；
⑶常年受嚴(yán)寒酷暑、極端溫差、濕度及鹽分大(海上風(fēng)電)的影響；
⑷安裝的區(qū)域交通不便，拆裝運輸不便；
⑸一旦出現(xiàn)較大故障，維修非常困難。
風(fēng)電增速箱鍛件的制造要求
⑴由于風(fēng)電機組工作條件的苛刻和特殊性，主機廠往往要求其無大修使用壽命為20 年，對其運行可靠性要求極高。目前已投入運行的增速箱，故障率十分高，輪齒折斷、斷軸、軸承失效、漏油等屢屢發(fā)生，其20 年的運行壽命令人擔(dān)憂。為保證增速箱的運行可靠性，對增速箱鍛件制造提出了更嚴(yán)格的質(zhì)量要求，從原材料的成分控制、復(fù)驗、加熱、鍛造、熱處理、機加工等每一個工序都進行嚴(yán)格控制。
⑵風(fēng)電增速箱鍛件原材料可采用模鑄錠和連鑄圓坯，對產(chǎn)品的性能有著至關(guān)重要的影響，必須嚴(yán)格控制原材料的成分、均勻性和氣體含量。
展開 齒輪傳動及齒輪箱（四）
齒輪傳動及齒輪箱（四）
齒輪傳動及齒輪箱（二）
齒輪傳動及齒輪箱（二）
齒輪與齒輪箱振動噪聲機理分析及控制
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齒輪箱的振動
齒輪的振動由軸系傳到齒輪箱，激勵箱體振動，從而輻射出噪聲。另外，齒輪在箱內(nèi)振動的輻射聲激勵箱體，使箱體形成二次輻射噪聲，這類噪聲大部在中低頻范圍內(nèi)。齒輪箱體本身的振動也直接產(chǎn)生輻射聲。
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齒輪的振動
在嚙合過程中，輪齒先由一點接觸而擴展到線接觸，或一次實現(xiàn)線接觸，使得接觸力大小、方向改變，產(chǎn)生機械沖擊振動，從而輻射出噪聲。這類噪聲呈現(xiàn)高頻沖擊的形式，其典型的齒輪振動時程曲線示于圖2。
輪齒嚙合時不斷變化的嚙合力，既激發(fā)齒輪的強烈振動，即各個輪齒的響應(yīng)很大，也激發(fā)了齒輪箱箱體較弱的振動。通常認(rèn)為齒輪產(chǎn)生噪聲的主要原因是輪齒之間的相對位移。這類噪聲源產(chǎn)生的噪聲可以用付氏變換法把噪聲表示為穩(wěn)定頻率的分量的集合。
展開 振動分析時如何選擇頻率范圍和譜線數(shù)
包絡(luò)解調(diào)時帶通濾波的高通（就是較低的那個值）要大于上表中的頻率值，目的就是濾除常規(guī)故障的影響，突出齒輪和軸承故障激起的高頻振動幅值。
齒輪箱低速軸
需要注意的是齒輪箱低速軸測點的測量范圍選擇，比如下圖數(shù)據(jù)，風(fēng)電齒輪箱輸入軸的嚙合頻率在二三十赫茲，高速軸的嚙合頻率約五六百赫茲。
此時頻率范圍應(yīng)該選擇2000Hz還是100Hz？
如果選100Hz，就是上邊說的測量范圍外仍有高頻振動能量的情況。但是要知道我們的目的是判斷設(shè)備狀態(tài)，齒輪箱在線監(jiān)測不止一個測點，而是綜合各級齒輪和軸承后設(shè)置的，高速軸有專門的測點測量其狀態(tài)。如果在輸入軸這里也選擇2000Hz的頻率范圍，可以看到振動總值主要受高速嚙合振動的影響，這樣是無法指示輸入軸齒輪或軸承狀態(tài)的。所以低速軸的測量頻率范圍應(yīng)該按3倍低速軸嚙合頻率來設(shè)置，盡量避免高速嚙合頻率的影響。
中間軸也有一樣的問題。簡單按照風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)里的10Hz，1000Hz，2000Hz區(qū)分是不夠的。
敲擊試驗
做敲擊試驗，是為了得到系統(tǒng)的固有頻率，一般懷疑存在共振的時候才會做敲擊試驗。為什么懷疑有共振？肯定是某個頻率的振動幅值特別大，或者在某個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)某個頻率幅值特別大。那如何設(shè)置敲擊測試的頻率范圍就很明顯了，把懷疑共振的頻率放在頻譜的中間部分，即頻率范圍設(shè)成懷疑的固有頻率的兩倍左右。
用峰值保持法測量停機過程來判斷臨界轉(zhuǎn)速也一樣，事先測量頻譜觀察主要的振動頻率成分，通常是一倍頻為主的。然后把頻率范圍設(shè)置成主要頻率成分的兩倍，測量結(jié)果就是頻譜左半截類似波德圖的曲線。
順便再說一次，很低頻率的固有頻率是沒法敲擊的，比如風(fēng)電塔筒，固有頻率在0.3Hz左右，怎么敲？
展開 齒輪傳動及齒輪箱（一）
齒輪傳動及齒輪箱（一）
齒輪傳動及齒輪箱（三）
齒輪傳動及齒輪箱（三）
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