El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas.
Las cajas de engranajes son un componente mecánico importante que se usa ampliamente en turbinas eólicas.El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Su función principal es transmitir la potencia generada por la rueda del viento bajo la acción del viento al generador y obtener la velocidad correspondiente.
Por lo general, la velocidad de la rueda del viento es muy baja, lo que está lejos de la velocidad requerida por el generador para generar electricidad. El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Debe realizarse mediante la acción de aumento de velocidad del par de engranajes de la caja de engranajes. Por lo tanto, la caja de engranajes también se llama caja de aumento de velocidad.
1. Introducción
La caja de engranajes está sujeta a la fuerza de la rueda del viento y a la fuerza de reacción generada durante la transmisión del engranaje. Debe tener suficiente rigidez para resistir la fuerza y el par para evitar la deformación y garantizar la calidad de la transmisión. El diseño de la caja de la caja de engranajes debe estar de acuerdo con las condiciones de diseño, procesamiento y montaje de la transmisión de energía de la turbina eólica, y fácil inspección y mantenimiento.El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Con el rápido desarrollo de la industria de las cajas de engranajes, cada vez más industrias y diferentes empresas han aplicado las cajas de engranajes, y cada vez más empresas se han fortalecido en la industria de las cajas de engranajes.
Según el principio de diseño modular de la estructura de la unidad, la caja de engranajes reduce en gran medida los tipos de piezas y es adecuada para la producción a gran escala y la selección flexible y variable. El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. El engranaje cónico espiral y el engranaje helicoidal del reductor están todos carburizados y templados con acero aleado de alta calidad. La dureza de la superficie del diente es de hasta 60 ± 2HRC, y la precisión del rectificado de la superficie del diente es de hasta 5-6.
El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Los rodamientos de las piezas de la transmisión son todos de marca nacional famosa o rodamientos importados, y los sellos están hechos de sellos de aceite esqueleto; la estructura del cuerpo del altavoz, la superficie más grande del gabinete y el gran ventilador; El aumento de temperatura y el ruido de toda la máquina se reducen, y se mejora la fiabilidad de la operación. La potencia de transmisión aumenta. Se pueden realizar ejes paralelos, ejes ortogonales, cajas universales verticales y horizontales. El modo de entrada incluye brida de acoplamiento del motor y entrada del eje; el eje de salida puede salir en ángulo recto u horizontal, y hay disponibles ejes sólidos, ejes huecos y bridas.
Eje de salida.
La caja de cambios puede cumplir con los requisitos de instalación de un espacio pequeño y también se puede suministrar de acuerdo con los requisitos del cliente.El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Su volumen es 1 / 2 más pequeño que el reductor de dientes blandos, el peso se reduce a la mitad, la vida útil aumenta 3 ~ 4 veces y la capacidad de carga aumenta 8 ~ 10 veces. Ampliamente utilizado en maquinaria de impresión y embalaje, equipos de garaje tridimensionales, maquinaria de protección ambiental, equipos de transporte, equipos químicos, equipos de minería metalúrgica, equipos de energía de acero, equipos de mezcla, maquinaria de construcción de carreteras, industria azucarera, generación de energía eólica, accionamiento de elevador de escaleras mecánicas Campo de barcos, luz Alta potencia, relación de alta velocidad, aplicaciones de alto par como campos industriales, fabricación de papel, industria metalúrgica, tratamiento de aguas residuales, industria de materiales de construcción, maquinaria de elevación, líneas de transporte y líneas de ensamblaje. El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Tiene un buen rendimiento de costos y es propicio para el equipo doméstico.
2. Función
La caja de cambios tiene las siguientes funciones:
1 La desaceleración acelerada es la caja de cambios de velocidad variable que a menudo se dice.
2 Cambiar la dirección de la unidad. Por ejemplo, usamos dos engranajes de sector para transmitir la fuerza verticalmente al otro.
3 Cambia el momento decisivo. Bajo las mismas condiciones de potencia, cuanto más rápido gira el engranaje, menor es el par que recibe el eje, y viceversa.El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas.
4 Función de embrague: podemos separar el motor de la carga separando los dos engranajes engranados originalmente. Tales como embragues de freno.
5 Distribuir el poder. Por ejemplo, podemos usar un motor para conducir múltiples ejes esclavos a través del eje principal de la caja de engranajes, realizando así la función de un motor para manejar múltiples cargas.
3. Diseño
En comparación con otras cajas de engranajes industriales, porque la caja de engranajes de la turbina eólica se instala en una cabina pequeña que está a varias decenas de metros o incluso a más de cien metros de altura del suelo, su propio volumen y peso para la cabina, torre, cimentación, unidad de viento carga, instalación y mantenimiento Los costos y similares tienen un impacto importante, por lo que es importante reducir el tamaño y el peso.El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Al mismo tiempo, debido al mantenimiento inconveniente y los altos costos de mantenimiento, la vida útil del diseño de la caja de cambios generalmente es de 20, y los requisitos de confiabilidad son extremadamente exigentes. Debido a que el tamaño, el peso y la confiabilidad son a menudo un par de contradicciones irreconciliables, el diseño y la fabricación de cajas de engranajes de turbinas eólicas a menudo caen en un dilema. La etapa de diseño general debe cumplir con los requisitos de confiabilidad y vida laboral, y comparar y optimizar el esquema de transmisión con el volumen mínimo y el peso mínimo como objetivo; El diseño estructural debe cumplir con la potencia de transmisión y las limitaciones de espacio, y considerar la estructura lo más simple posible. El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. Operación confiable y mantenimiento conveniente; asegurar la calidad del producto en cada etapa del proceso de fabricación; En la operación, el estado operativo de la caja de engranajes (temperatura del rodamiento, vibración, temperatura del aceite y cambios de calidad, etc.) se debe monitorear en tiempo real y mantener de forma rutinaria de acuerdo con las especificaciones.
Dado que la velocidad de la línea de punta no puede ser demasiado alta, la velocidad de entrada nominal de la caja de engranajes disminuye gradualmente con el aumento de la capacidad de la unidad individual, y la velocidad nominal de la unidad por encima de MW generalmente no es mayor que 20r / min. Por otro lado, la velocidad nominal del generador es generalmente 1500 o 1800r / min, por lo que la relación de velocidad de la gran caja de engranajes que aumenta la energía eólica generalmente es de alrededor de 75 ~ 100. Para reducir el volumen de la caja de cambios, la caja de transmisión de energía eólica por encima de 500kw generalmente adopta la transmisión planetaria dividida en potencia; La estructura común de 500kw ~ 1000kw tiene dos niveles de eje paralelo + planeta 1 y eje paralelo 1 + transmisión planetaria 2. La caja de cambios de megavatios adopta una estructura de transmisión planetaria 2 de etapa paralela + 1. Debido a la estructura de transmisión planetaria relativamente complicada y la dificultad en el procesamiento de grandes engranajes de anillo interno, el costo es relativamente alto. Incluso con la transmisión planetaria de la etapa 2, la transmisión NW es la más común.
4 Tecnología de fabricación
El engranaje externo de la caja de engranajes de energía eólica generalmente adopta un proceso de molienda de cementación y temple. La introducción de máquinas rectificadoras de engranajes de conformado CNC de alta eficiencia y alta precisión ha hecho que nuestro nivel de acabado de engranajes extranjeros no sea muy diferente al de los países extranjeros. No hay dificultad en lograr la tecnología de precisión de nivel 5 especificada por el estándar 19073 y el estándar 6006. Sin embargo, todavía hay brechas entre la tecnología avanzada de China en el control de la deformación del tratamiento térmico, el control efectivo de la profundidad de la capa, el control del templado de la superficie de los dientes y la tecnología de modelado de los dientes de los engranajes.
Debido al gran tamaño de la corona dentada de la caja de engranajes de la turbina eólica y la alta precisión de procesamiento, la tecnología de fabricación de la corona interna en China es bastante diferente del nivel avanzado internacional, que se refleja principalmente en el procesamiento de engranajes y el tratamiento térmico. Control de deformación del engranaje interno helicoidal.
El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. La precisión de mecanizado de las partes estructurales, como el cuerpo de la caja, el porta planetas y el eje de entrada, tiene una influencia muy importante en la calidad del engrane de la transmisión del engranaje y la vida útil del rodamiento. La calidad del conjunto también determina la longitud de la caja de engranajes de la turbina eólica y la fiabilidad. . China se ha dado cuenta de la importancia de la precisión de procesamiento y ensamblaje de piezas estructurales que existe una cierta brecha entre el nivel de equipo y el nivel avanzado de los países extranjeros. La adquisición de cajas de engranajes de turbinas eólicas de alta calidad y alta confiabilidad, además de las técnicas de diseño avanzadas y el soporte necesario para el equipo de fabricación, es inseparable del estricto control de calidad de cada paso del proceso de fabricación. El estándar 6006 proporciona regulaciones estrictas y detalladas sobre el aseguramiento de la calidad de la caja de cambios.
5 Lubricación
Los métodos de lubricación de caja de engranajes comúnmente utilizados incluyen lubricación con aceite para engranajes, lubricación con grasa semifluida y lubricación con lubricante sólido. Para un mejor sellado, alta velocidad, alta carga, un buen rendimiento de sellado puede lubricarse con aceite para engranajes; para un sellado deficiente, se puede lubricar a baja velocidad con grasa semifluida; para aplicaciones sin aceite o de alta temperatura Lubricación con polvo superfino de sulfuro de molibdeno.
El sistema de lubricación de la caja de engranajes es muy importante para el funcionamiento normal de la caja de engranajes. La gran caja de engranajes de la turbina eólica debe estar equipada con un sistema confiable de lubricación forzada para inyectar el aceite en el área de engrane del engranaje y los cojinetes. En la causa de la falla de la caja de engranajes, la falta de lubricación representó más de la mitad. La temperatura del aceite lubricante está relacionada con la fatiga de los componentes y la vida útil general del sistema.El diseño y análisis de una caja reductora de dos etapas. En términos generales, la temperatura máxima del aceite de la caja de engranajes no debe exceder 80 ° C durante el funcionamiento normal, y la diferencia de temperatura entre diferentes rodamientos no debe exceder 15 ° C. Cuando la temperatura del aceite es superior a 65 ° C, el sistema de enfriamiento comienza a funcionar; cuando la temperatura del aceite es inferior a 10 ° C, el aceite debe calentarse a la temperatura predeterminada y luego encenderse.
En el verano, debido al estado completo a largo plazo de la turbina eólica, más la luz solar directa, la temperatura de funcionamiento del aceite aumenta por encima del valor establecido; mientras que en el frío invierno del noreste, la temperatura mínima a menudo alcanza menos de 30 ° C, lubricación. El aceite lubricante en la tubería no es suave, los engranajes y los cojinetes no están completamente lubricados, lo que hace que la caja de engranajes se detenga a alta temperatura, la superficie del diente y el cojinete están desgastados, y la baja temperatura también aumentará la viscosidad del aceite de la caja de engranajes. Cuando la bomba de aceite arranca, la carga es pesada y el motor de la bomba está sobrecargado. .
Los lubricantes de la caja de engranajes tienen un rango de temperatura óptimo para la operación. Se recomienda diseñar un sistema de gestión térmica del lubricante para el sistema de lubricación de la caja de engranajes: cuando la temperatura excede cierto valor, el sistema de enfriamiento comienza a funcionar. Cuando la temperatura es inferior a un cierto valor, el sistema de calefacción comienza a funcionar. Mantenga siempre la temperatura dentro del rango óptimo. Además, mejorar la calidad del aceite lubricante también es un aspecto importante que debe considerarse en el sistema de lubricación. Los productos lubricantes deben tener una excelente fluidez a baja temperatura y estabilidad a altas temperaturas, y se debe fortalecer la investigación sobre el aceite lubricante de alto rendimiento.
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