Las cajas de engranajes tienen una amplia gama de aplicaciones, como en turbinas eólicas. Las cajas de engranajes son un componente mecánico importante que se usa ampliamente en turbinas eólicas. Su función principal es transmitir la potencia generada por la rueda de viento bajo la acción del viento al generador y hacer que obtenga la velocidad correspondiente.
Generalmente, la velocidad de rotación de la rueda de viento es muy baja, mucho menor que la velocidad de rotación requerida por el generador para generar electricidad. Debe realizarse mediante el efecto de aumento de velocidad del par de engranajes de la caja de engranajes.
Introducción:
La caja de engranajes soporta la fuerza de la rueda de viento y la fuerza de reacción generada durante la transmisión de engranajes, y debe tener la rigidez suficiente para soportar la fuerza y el par, evitar la deformación y garantizar la calidad de la transmisión. El diseño del cuerpo de la caja de cambios debe llevarse a cabo de acuerdo con los requisitos del diseño de la transmisión de potencia de la turbina eólica, las condiciones de procesamiento y montaje, y la facilidad de inspección y mantenimiento. Con el rápido y continuo desarrollo de la industria de la caja de cambios, cada vez más industrias y diferentes empresas han utilizado cajas de cambio, y cada vez más empresas se han desarrollado y crecido en la industria de la caja de cambios.
La caja de cambios se basa en el principio de diseño modular de la estructura de la unidad, que reduce en gran medida los tipos de piezas y es adecuada para la producción en masa y la selección flexible. Los engranajes cónicos en espiral y los engranajes helicoidales del reductor están todos carburizados y templados con acero de aleación de alta calidad. La dureza de la superficie del diente es tan alta como 60 ± 2HRC, y la precisión del rectificado de la superficie del diente es tan alta como 5-6.
Los cojinetes de las piezas de la transmisión son todos cojinetes de marcas nacionales conocidas o cojinetes importados, y los sellos son sellos de aceite de esqueleto; la estructura de la caja de succión, el área de superficie más grande del gabinete y el ventilador grande; Reduzca el aumento de temperatura y el ruido de toda la máquina y mejore la confiabilidad de la operación. La potencia de transmisión aumenta. Puede realizar eje paralelo, eje en ángulo recto, caja general vertical y horizontal. Los métodos de entrada incluyen la brida de conexión del motor y la entrada del eje; el eje de salida puede salir en ángulo recto u horizontalmente, y están disponibles eje sólido y eje hueco, eje de salida tipo brida. La caja de cambios puede cumplir con los requisitos de instalación de espacios pequeños y también se puede suministrar según las necesidades del cliente. Su volumen es 1/2 más pequeño que el del reductor de engranajes blandos, el peso se reduce a la mitad, la vida útil aumenta de 3 a 4 veces y la capacidad de carga aumenta de 8 a 10 veces. Ampliamente utilizado en maquinaria de impresión y embalaje, equipo de garaje tridimensional, maquinaria de protección ambiental, equipo de transporte, equipo químico, equipo de minería metalúrgica, equipo de energía de hierro y acero, equipo de mezcla, maquinaria de construcción de carreteras, industria azucarera, generación de energía eólica, escaleras mecánicas y impulsores de ascensores, construcción naval, alta potencia ligera, relación de alta velocidad, ocasiones de alto par como campo industrial, campo de fabricación de papel, industria metalúrgica, tratamiento de aguas residuales, industria de materiales de construcción, maquinaria de elevación, línea transportadora, línea de montaje, etc. un buen rendimiento de costes y favorece la combinación de equipos localizados.
efecto:
La caja de cambios tiene las siguientes funciones:
1. Acelerar y desacelerar es la denominada caja de cambios de velocidad variable.
2. Cambie la dirección de transmisión. Por ejemplo, podemos usar dos engranajes de sector para transmitir la fuerza verticalmente al otro eje giratorio.
3. Cambie el par giratorio. Bajo la misma condición de potencia, cuanto más rápido gira el engranaje, menor es el par en el eje, y viceversa.
4. Función de embrague: Podemos lograr el propósito de separar el motor de la carga separando los dos engranajes originalmente engranados. Como embrague de freno y así sucesivamente.
5. Distribución de poder. Por ejemplo, podemos usar un motor para impulsar múltiples ejes esclavos a través de un eje principal de la caja de cambios, a fin de realizar la función de un motor que impulsa múltiples cargas.
diseño:
En comparación con otros reductores industriales, dado que los reductores de aerogeneradores se instalan en una góndola estrecha a decenas de metros o incluso a más de cien metros del suelo, su volumen y peso afectan a la góndola, torre, cimentación, carga de viento, instalación y mantenimiento de la unidad. Los costos tienen un impacto importante, por lo que reducir el tamaño y el peso es particularmente importante. Al mismo tiempo, debido al mantenimiento inconveniente y los altos costos de mantenimiento, generalmente se requiere que la vida útil de diseño de la caja de engranajes sea de 20 años y los requisitos de confiabilidad son extremadamente estrictos. Debido a que el tamaño, el peso y la confiabilidad son a menudo una contradicción irreconciliable, el diseño y la fabricación de las cajas de engranajes de energía eólica a menudo se ven atrapados en un dilema. En la etapa de diseño general, bajo la premisa de cumplir con los requisitos de confiabilidad y vida útil, los esquemas de transmisión deben compararse y optimizarse con el objetivo de tamaño y peso mínimos; el diseño estructural debe cumplir con la potencia de transmisión y las limitaciones de espacio como premisa, y tratar de considerar una estructura simple, operación confiable y mantenimiento conveniente; debe garantizarse la calidad del producto en todos los eslabones del proceso de fabricación; El estado de funcionamiento de la caja de cambios (temperatura del cojinete, vibración, temperatura del aceite, cambio de calidad, etc.) debe controlarse en tiempo real durante el funcionamiento y el mantenimiento de rutina debe realizarse de acuerdo con las especificaciones.
Dado que la velocidad lineal de la punta de la hoja no puede ser demasiado alta, la velocidad de entrada nominal de la caja de engranajes disminuye gradualmente con el aumento de la capacidad de una sola máquina, y la velocidad nominal de la unidad por encima de MW generalmente no excede 20r / min. Por otro lado, la velocidad nominal del generador es generalmente de 1500 o 1800r / min, por lo que la relación de velocidad de la caja de engranajes de aumento de velocidad de la energía eólica a gran escala es generalmente de alrededor de 75-100. Para reducir el volumen de la caja de cambios, las cajas de cambios de energía eólica por encima de 500kw suelen utilizar una transmisión planetaria dividida en potencia; Las estructuras comunes de 500kw ～ 1000kw tienen dos tipos de eje paralelo + 1 planeta y 1 eje paralelo + 2 transmisión planetaria. ; Las cajas de engranajes de megavatios adoptan principalmente la estructura de eje paralelo de 2 etapas + transmisión planetaria de 1 etapa. Debido a que la estructura de la transmisión planetaria es relativamente complicada, y el anillo de engranaje interno a gran escala es difícil de procesar y el costo es alto, incluso si se adopta la transmisión planetaria de 2 etapas, la transmisión NW es la forma más común.
Tecnología de fabricación
Los engranajes externos de las cajas de engranajes de energía eólica generalmente adoptan el proceso de pulido de engranajes de enfriamiento por cementación. La introducción de una gran cantidad de rectificadoras de engranajes CNC de alta eficiencia y alta precisión ha hecho que el nivel de acabado de engranajes extranjeros de China no esté muy lejos de los países extranjeros, y no hay ninguna dificultad técnica para alcanzar el nivel de precisión 5 especificado por el 19073 y 6006 estándares. Sin embargo, todavía existe una brecha entre China y las tecnologías avanzadas extranjeras en términos de control de deformación por tratamiento térmico, control efectivo de la profundidad de la capa, control de rectificado y templado de la superficie de los dientes, y tecnología de modelado de dientes de engranajes.
Debido al gran tamaño de la corona de la caja de cambios de energía eólica y los requisitos de alta precisión de mecanizado, la tecnología de fabricación del engranaje interno de nuestro país está muy por detrás del nivel avanzado internacional, lo que se refleja principalmente en el procesamiento de engranajes internos helicoidales. y el control de deformaciones del tratamiento térmico.
La precisión de mecanizado de la caja, el portasatélites, el eje de entrada y otras piezas estructurales tiene una influencia muy importante en la calidad del engrane de la transmisión de engranajes y la vida útil del rodamiento. La calidad del montaje también determina la vida útil y la fiabilidad de la caja de cambios de energía eólica. . En términos de precisión de procesamiento y ensamblaje de piezas estructurales, mi país reconoce que el nivel de equipamiento está muy por detrás del nivel avanzado de países extranjeros. La adquisición de cajas de engranajes de energía eólica de alta calidad y alta confiabilidad, además de la tecnología de diseño avanzada y el soporte de equipo de fabricación necesario, es inseparable de un estricto control de calidad en cada eslabón del proceso de fabricación. La norma 6006 proporciona regulaciones estrictas y detalladas sobre la garantía de calidad de las cajas de cambios.
Lubricante
Los métodos de lubricación de cajas de engranajes comúnmente utilizados incluyen lubricación con aceite de engranajes, lubricación con grasa semifluida y lubricación con lubricante sólido. Para un mejor sellado, alta velocidad, alta carga y buen rendimiento de sellado, puede usar aceite para engranajes para lubricar; para un rendimiento de sellado deficiente y baja velocidad, puede utilizar grasa semifluida para la lubricación; Para ocasiones sin aceite u ocasiones de alta temperatura, puede utilizar dos lubricantes en polvo ultrafinos de sulfuro de molibdeno.
El sistema de lubricación de la caja de cambios es de gran importancia para el funcionamiento normal de la caja de cambios. Las cajas de engranajes de energía eólica a gran escala deben estar equipadas con un sistema de lubricación forzada confiable para rociar lubricación en las áreas de engrane de engranajes y cojinetes. La lubricación insuficiente explica más de la mitad de las causas de falla de la caja de cambios. La temperatura del aceite lubricante está relacionada con la fatiga de los componentes y la vida útil de todo el sistema. En términos generales, la temperatura máxima del aceite de la caja de cambios durante el funcionamiento normal no debe exceder los 80 ℃, y la diferencia de temperatura entre los diferentes cojinetes no debe exceder los 15 ℃. Cuando la temperatura del aceite es superior a 65 ° C, el sistema de refrigeración comienza a funcionar; cuando la temperatura del aceite es inferior a 10 ° C, el aceite lubricante debe calentarse a una temperatura predeterminada antes de arrancar.
En verano, debido a que las turbinas eólicas están en plena potencia durante mucho tiempo, junto con la luz solar directa a gran altitud, etc., la temperatura de funcionamiento del aceite se eleva por encima del valor establecido; mientras que en invierno en la región fría del noreste, la temperatura más baja a menudo alcanza los -30 ℃, lubricación El aceite lubricante que fluye en la tubería no es suave, los engranajes y los cojinetes no están lo suficientemente lubricados, lo que resulta en el apagado por alta temperatura de la caja de engranajes, la superficie del diente y el desgaste de los rodamientos y la baja temperatura también aumentarán la viscosidad del aceite de la caja de engranajes, la carga pesada cuando la bomba de aceite arranca y la sobrecarga del motor de la bomba de aceite.
El aceite lubricante de la caja de cambios tiene un rango de temperatura óptimo para trabajar. Se recomienda diseñar un sistema de gestión térmica de aceite lubricante en el sistema de lubricación de la caja de cambios: cuando la temperatura supera un cierto valor, el sistema de refrigeración comienza a funcionar, y cuando la temperatura cae por debajo de un cierto valor, el sistema de calefacción comienza a funcionar, siempre controle la temperatura dentro del rango óptimo. Además, mejorar la calidad del aceite lubricante también es un aspecto importante del sistema de lubricación. Los productos lubricantes deben tener una excelente fluidez a baja temperatura y estabilidad a alta temperatura, y se debe fortalecer la investigación sobre aceite lubricante de alto rendimiento.
Caracteristicas
1.Acelere y desacelere, lo que a menudo se denomina caja de cambios de velocidad variable.
2. Cambie la dirección de transmisión, por ejemplo, podemos usar dos engranajes sectoriales para transmitir la fuerza al otro eje giratorio verticalmente.
3. Cambie el par giratorio. Bajo la misma condición de potencia, cuanto más rápido gira el engranaje, menor es el par en el eje, y viceversa.
4 Función de embrague: Podemos separar el motor de la carga separando los dos engranajes originalmente engranados, como el embrague de freno.
5. Distribución de energía. Por ejemplo, podemos usar un motor para impulsar múltiples ejes esclavos a través del eje principal de la caja de cambios, para realizar la función de un motor que impulsa múltiples cargas.
Tratamiento de ruido
La caja de cambios es un componente importante ampliamente utilizado en la transmisión mecánica. Cuando un par de engranajes engranan, debido al inevitable error de paso de diente y perfil de diente, se producirá un choque de engrane durante la operación y se producirá el ruido correspondiente a la frecuencia de engrane del engrane. El ruido de fricción también se produce debido al deslizamiento relativo entre las superficies de los dientes. Dado que los engranajes son las partes básicas de la transmisión de la caja de cambios, es necesario reducir el ruido de los engranajes para controlar el ruido de la caja de cambios. En términos generales, las principales causas del ruido del sistema de engranajes son las siguientes:
1. Diseño de engranajes. Selección incorrecta de parámetros, superposición demasiado pequeña, modificación incorrecta o nula del perfil del diente, estructura de la caja de engranajes poco razonable, etc. En el procesamiento de engranajes, el error de paso base y el error del perfil del diente son demasiado grandes, la holgura lateral del diente es demasiado grande y la superficie la rugosidad es demasiado grande.
2. Tren de engranajes y caja de cambios. El montaje es excéntrico, la precisión de contacto es baja, el paralelismo del eje es deficiente, la rigidez del eje, el cojinete y el soporte son insuficientes, la precisión de rotación del cojinete no es alta y el juego es inadecuado.
3. Otro par de entrada. La fluctuación del par de carga, la vibración torsional del sistema del eje, el equilibrio del motor y otros pares de transmisión, etc.
