大功率风力发电机组齿轮箱减振支撑的结构特点与应用

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1、大功率风力发电机组齿轮箱减振支撑的结构特点与应用胡伟辉，林胜，秦中正，张亚新(株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007)摘要：风力发电机齿轮箱是风力发电机组的关键部件之一，必须保证其在正常工作状态下运转平稳且无冲击振动或异常噪音，则应采取必要的减振降噪措施，使噪声声压级符合要求，最常用的解决方法就是安装减振支撑。鉴于此，介绍了目前大功率风力发电机组中主要采用的几种齿轮箱减振支撑方法，并分析了各种减振支撑的结构形式、性能特点、载荷的计算和适用的载荷工况，为风力发电机的传动系统选择适当的齿轮箱减振系统提供了可靠的依据。关键词：风力发

2、电机组；传动系统；齿轮箱减振支撑中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1006－0316(2010)03－0000－00Thestructureandapplicationofgearboxsuspensioninhigh-powerwindturbineHUWei-hui，LINSheng，QINZhong-zheng，ZHANGYa-xin（ZhuzhouTimesNewMaterialTechnologyCo.,Ltd,Zhuzhou412007）Abstract：Gearboxisoneofthemostimportantco

3、mponentsassemblyinWindTurbine,whichmustrunstationarywithnoimpactandabnormalnoiseinnormaloperation.Thelevelofnoisemustmeettherequirementbytakingtheanti-virbrationaction.Themostcommonmethodofanti-virbrationistheinstallationofvirbrationdamper.Inviewofthis,severalgearboxsuspen

4、sionsmainlyusedatpresentarebrieflyintroducedinHigh-powerWindTurbine.TheStructures,performancefeatures,loadcalculationsandapplicableconditionsofgearboxsuspensionsareanalysed,whichprovidesareliablebasisfortheselectionofgearboxanti-vibrationsystemindrivesystem。Keywords：windtu

5、rbine；drivesystem；gearboxsuspension风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有碳排放等环境成本。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分。风能开发能减轻空气污染和水污染，但如果处理不当，则会增加噪声污染[1]。风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。齿轮箱正常工作时，齿轮箱的主要噪声来自于齿圈齿轮的啮合，一个好的解决办法就是安装弹性支撑。【2】利用齿轮箱弹

6、性支撑还可以减少从齿轮箱传递到机舱结构和塔架的振动，从而将齿轮箱的机械振动控制在规定的范围之内。1风力发电机组坐标系为了便于对风力发电机及其零部件所承受的载荷进行计算，根据风力机系统的结构形式、运动特点和计算需要，在风力发电机的几个特殊位置设置了适当的坐标系，一般有以下四种坐标系【3】：叶片坐标系（S）：坐标原点位于叶片的各分段翼型轮廓半径的基点上；叶根坐标系（B）：坐标原点位于叶片与轮毂连接面的中心；塔架坐标系（T）：坐标原点位于塔架与机舱连接面的中心；轮毂坐标系（N）：坐标原点位于轮毂的中心，如图1所示。MZNFZNZNFYNMYNYN

7、FXNXNMXNMZN根据轮毂坐标系（N）的叠加计算结果，能够计算轮毂所受的载荷，进而可以用于传动系统的设计计算。齿轮箱作为传动系统中的重要部件，其主要承受了风轮、主轴和发电机等施加的外部载荷。齿轮箱的载荷形式、大小与整机的传动系统结构有关，其又直接影响着齿轮箱减振支撑的受力方式。下面介绍各种齿轮箱减振支撑的结构形式与性能特点。图1轮毂坐标系2轴瓦式齿轮箱减振支撑目前大部分采用三点支撑系统（单轴承结构，见图2所示）的风力发电机组，其齿轮箱减振系统主要采用的是轴瓦式弹性支撑，见图3所示。轴瓦式齿轮箱减振支撑由上、下两瓣弹性体组成，根据橡胶层数

8、的不同，结构有所差异。弹性体采用偏心式结构设计，在一定的温度和压力下硫化成型。安装时利用产品的偏心量，通过预压缩的方式将其固定于齿轮箱支撑座中。这种结构的齿轮箱减振支撑的承载能力