5mw风力发电机齿轮设计最终稿.docx

《机械创新设计》课程设计报告 PAGE PAGE 23 5MW风电机组齿轮传动系统方案 《机械创新设计》课程设计报告 题目： 5MW风电机组齿轮传动系统方案 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机设五班 成员： 冯超1103010502 袁航 1103010508 陈浩 1103010511 周乾1103010513 郭文彬1103010523 机电工程学院 2014年11月6日 《机械创新设计》课程设计报告 PAGE 1 目 录 TOC \o 1-1 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc400117814 一、工作原理 2 HYPERLINK \l _Toc400117815 二、设计数据 3 HYPERLINK \l _Toc400117816 三、设计要求 4 HYPERLINK \l _Toc400117817 四、设计方案 6 HYPERLINK \l _Toc400117818 五、机构的运动分析 8 HYPERLINK \l _Toc400117819 六、数据汇总并绘图 9 HYPERLINK \l _Toc400117820 七、设计体会 24 HYPERLINK \l _Toc400117821 八、参考文献 27 一、工作原理 工作原理： 风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。 背景 随着能源短缺和生态环境的日益恶化 , 新能源发电技术在世界范围内得到了长足的进步。风能是一种洁净的可再生能源 , 具有取之不尽、 用之不竭、 不会对环境造成污染等无可比拟的优点 ; 随着风电技术的日趋成熟、 风电产品质量的不断提高以及风电成本的逐渐降低 , 风电已具备了大规模开发的条件。目前 , 世界各国对风能的开发和利用越来越重视 , 已有 48 个国家颁布了支持可再生能源发展的相关法律法规 , 《中华人民共和国可再生能源法》 已从 2006 年 1 月 1 日开始实施 , 这些都对风电发展起到了至关重要的作用。 风电增速齿轮箱是风力发电机组的关键部件 , 它位于叶轮和发电机之间 , 将叶轮受风力作用旋转而产生的动力传递给发电机发电 , 同时将叶轮输入的较低转速 ( 兆瓦级机组一般低于 20r/ min) 转变为满足发电机所需的转速。因此 , 风力发电齿轮箱是一种受无规律变向载荷的风力作用及强阵风冲击的变载荷条件下工作的低速、 重载、 增速齿轮传动装置。风力发电机组一般安装在荒郊、 野外、 山口、 海边等风能较大且周围无遮挡物之处 , 发电机、 齿轮箱等安装在机组塔架之上狭小的机舱内 , 距地面几十米甚至一百多米高。常年经受酷暑严寒和极端温差的影响 , 自然环境恶劣 , 交通不便 , 修复十分困难 , 而且故障期一般出现在发电的高峰期 , 齿轮箱一旦出现故障 , 将严重影响到风场的经济效益 , 因此 , 对齿轮箱的可靠性和工作寿命提出了很高的要求。 国内外研究发展现状： 1891年，丹麦人首先发明风电机组，到如今已经有一百二十三年的历史，而作为风电机组的重要组成部分，风电齿轮箱的发展尤为迅速。时至今日，国外的主流风电机组已达到兆瓦级，在2006年的汉诺威工博会上，4~5MW的风电机组已面世。如德国已批量安装了单机5000KW的风机，丹麦已批量2000~2200KW的风机，另外，可变桨翼和双馈电机的采用，使机组更能适应风速的变化，大大提高了效率。最近又发展了无齿风机，进一步提高了安全性和效率。由于风电技术已相当成熟， 近年来，发达国家风电的年装机容量以35％ 以上的速度增长。目前，单机容量500 kW、600 kW和750 kW的风电机组已实现产业化，MW级风机成为当前世界风力发电的主力机型。目前 ，丹麦NI Micon、德国Nordex、西班牙Gamesa、美国GE等世界主要的风电机组制造商都提出了在2010年前生产10 MW甚至更高功率的风电机组制造计划。 由于我国在商业化大型风力发电产业上起步较晚，技术上较欧美等风能技术发达的国家存在巨大差距。截至2010年，我国风电机组1MW以下的机组占总装机容量的70%，1MW~2MW的风力机型却只占36%，2MW以上机型更少，仅占10%。 由于海上风力资源品质较好 ,国外风电场建设正在向近海发展 , 目前海上风电场的装机容量已占国际风电市场的 10 % 左右。随着海上风电场的建设 , 需要单机容量更大的机组 , 欧洲 3.6MW机组已批量安装 ,4.2MW 、 4. 5MW 和 5MW 机组也已安装运行。我国海岸线长达 18000 公里 ,