摘   要:

我國具有人口眾多的特點，用電量需求量大，為了踐行落實我國的環(huán)保戰(zhàn)略，我國逐漸將風力發(fā)電等作為重要的發(fā)電途徑之一。在風力發(fā)電過程中齒輪箱發(fā)揮著關鍵性作用，因此應重視對齒輪箱的優(yōu)化設計，以降低其故障發(fā)生率，這是保證風力發(fā)電質量的關鍵。下文主要從風力發(fā)電齒輪箱機械設計存在的問題進行分析，并提出相應的應對策略。

關鍵詞:風力發(fā)電;齒輪箱機械設計;問題及策略;探究

風力發(fā)電是開發(fā)新能源，改善環(huán)境的重要組成部分，充分利用風能發(fā)電能夠減少我國常規(guī)能源的消耗，因為我國較為重視風力發(fā)電的正常運作。齒輪箱是風力發(fā)電機組中一個重要的機械部件，然而由于風力發(fā)電機組一般安裝在風口處，氣候環(huán)境相對惡劣在長期風力作用下會對齒輪箱產(chǎn)生一定的影響，基于此，需要重視對齒輪箱的優(yōu)化設計，以提升齒輪箱的性能，

為風力發(fā)電提供保障。

一、風力發(fā)電齒輪箱機械設計中存在的問題

(一)軸承易損壞

軸承是齒輪箱的的重要部件，對于風力發(fā)電設備的正常運轉具有重要影響作用。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，齒輪箱構件內(nèi)部的軸承損壞率較高，而且其一旦損壞，修復極為復雜且難度高，這也是影響風力發(fā)電設備正常運轉的因素之一，當前在風力發(fā)電系統(tǒng)中應用較多的為增速齒輪箱，這種齒輪箱軸承較容易發(fā)生故障，如果軸承無法正常運轉，則會導致風力發(fā)電系統(tǒng)無法正常進行發(fā)電。因此，在齒輪箱的設計過程中，應將軸承作為重點去考慮，為保證發(fā)電設備穩(wěn)定工作，在設計齒輪箱時應依據(jù)科學原理結合實際情況，合理設計軸承的結構，同時選擇合適的材料，延長使用期限。

(二)載荷數(shù)據(jù)處理不完善

載荷是衡量風力發(fā)電齒輪箱的工作效率的重要指標，就風力發(fā)電設備而言，其荷載受發(fā)電設備安裝地區(qū)環(huán)境的影響。由于風力發(fā)電齒輪箱一般安裝在風力較大的位置，且地區(qū)環(huán)境復雜多樣，因此容易造成齒輪箱超負荷;另外，我國當前收集和處理荷載數(shù)據(jù)的技術還不成熟，對于部分載荷多憑借個人主觀判斷進行估測，這在一定程度上缺乏科學性，因而容易導致齒輪箱所承受的荷載超限，影響其正常使用。

(三)設計計算方法不夠成熟

齒輪箱機械的設計過程中，科學的計算方法較為關鍵。在我國的風力發(fā)電裝置中，關于齒輪承載能力的計算還缺乏完善的算法體系，因而不能根據(jù)實際需要精確的對齒輪的承載力進行調(diào)整，影響風力發(fā)電齒輪箱的正常使用;就當前來看，美國在風力發(fā)電機齒輪箱的設計上以AGMA2101-C95為計算標準，而我國的計算標準為GB3480，相較而言，發(fā)達國家的設計計算方法更加成熟，更加規(guī)范，而我國設計計算方法還不夠成熟，因而使得齒輪箱設計質量和性能大打折扣。

二、優(yōu)化風力發(fā)電齒輪箱機械設計的有效策略

(一)重視合理的對齒輪箱潤滑

風力發(fā)電機齒輪箱運轉過程中，軸承和齒輪會一定摩擦，長此以往會導致發(fā)電機內(nèi)部組件磨損、降低轉速影響發(fā)電效果，因此應重視合理的使用潤滑劑，使齒輪箱內(nèi)部各組件協(xié)調(diào)運轉，形成一個良好的工作環(huán)境，潤滑劑的選擇要能夠起到防銹以及防腐蝕的效果，從而延長齒輪箱的使用壽命，避免頻繁更換和修復。我國方面風力發(fā)電齒輪箱多為閉式齒輪，在使用潤滑油時要求具有一定的油膜厚度，還應有一定的邊界膜強度，以防止齒輪出現(xiàn)膠合或者點蝕[2]。另外，由于風力發(fā)電機組一般在溫差較大的環(huán)境下運行，因此要注意保持較高的粘度指數(shù)，增強齒輪承載力，以及抗沖擊能力。

(二)建立專業(yè)的機械設計團隊，重視技術研發(fā)

風力發(fā)電在我國電能供應方面具有深遠意義，要提升風力發(fā)電的整體性能，應重視齒輪箱設計，基于此，應重視組建專業(yè)的設計團隊，這是提升齒輪箱質量和性能的關鍵。首先，企業(yè)應重視對專業(yè)設計人才的選拔，面向社會公開招聘，選拔對于齒輪箱設計有深入研究的專業(yè)人員，同時可以加強與國外先進企業(yè)的合作，引進先進的齒輪箱設計技術，從而提升我國的齒輪箱生產(chǎn)和制造水平;其次，重視定期做好維護工作，盡量降低外界因素對齒輪箱的腐蝕及損壞，通過維護可以延長齒輪箱的使用年限，同時可以及時發(fā)現(xiàn)齒輪箱運行過程中的問題，以便及時提出解決方案，避免出現(xiàn)故障，影響正常發(fā)電。

(三)重視設計材料的選擇

由于發(fā)電設備的使用環(huán)境較為特殊，因此在設計過程中要綜合考慮多種因素，對材料的性能進行嚴格的分析，由于齒輪箱修復難度較大，因此在設計過程中，應注意考慮材料的耐磨性、耐腐蝕性以及強度，確保齒輪箱在一定時間內(nèi)能夠正常運轉，避免由于內(nèi)部件損壞無法正常運轉。風力發(fā)電齒輪箱構造主要有塔架、主驅動鏈、底盤、偏航系統(tǒng)、制動器、控制箱發(fā)動機、安全離合器、齒輪箱、機艙、風輪等組成，在設計過程中應保證各部件材料的使用年限不少于20年，可以對其使用壽命進行預測，同時注重研發(fā)新的性能良好的材料，以提升齒輪箱的使用性能。

(四)規(guī)范設計標準，制定科學的設計流程

為了保證風力發(fā)電齒輪箱機械的穩(wěn)定性和安全性，應重視對設計標準進行規(guī)范，執(zhí)行統(tǒng)一的設計標準，以保證當齒輪箱的某一部件發(fā)生損壞，可以及時更換，且工作性能不受影響，同時制定嚴格的設計生產(chǎn)流程，避免其他因素影響齒輪箱的設計和生產(chǎn)。作為設計人員，在設計過程中應綜合考慮齒輪箱需要承受的風力的大小以及工作時長、適用環(huán)境、氣候情況等，以此作為設計的依據(jù)，根據(jù)齒輪箱適用條件，靈活的對設計過程進行優(yōu)化和改進，以提升齒輪箱的質量和性能，進而保證風力發(fā)電穩(wěn)健進行。

三、結語

綜上所述，風力發(fā)電在未來將成為趨勢，其具有無污染、環(huán)保、可持續(xù)利用的優(yōu)勢，能夠緩解資源緊張的問題，重視風力發(fā)電的應用，需要重視風力發(fā)電齒輪箱機械設計，在當代社會的生產(chǎn)生產(chǎn)中，電能已經(jīng)成為不可或缺的資源，運用風力發(fā)電也成為時代趨勢，在風力發(fā)電過程中齒輪箱的設計較為重要，設計人員應重視對齒輪箱的研發(fā)設計，不斷提升設備的使用效果和性能，以使其能夠適應惡劣的環(huán)境，提升發(fā)電效率，保障發(fā)電的穩(wěn)定性和持續(xù)性。同時，還需要重視對齒輪箱設計過程的優(yōu)化，對使用環(huán)境進行評估，選擇最佳材料，從而制造出高標準，適應環(huán)境能力強的風力發(fā)電齒輪箱，通過提升齒輪箱使用壽命和穩(wěn)定性，進一步提升我國風力發(fā)電水平。

參考文獻:

[1]申凱.風力發(fā)電齒輪箱機械設計存在的問題及對策研究

[2]郭峰.風力發(fā)電齒輪箱機械設計存在的問題及應對策略

作者：武靜、史偉{國電聯(lián)合動力技術(連云港)有限公司}

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