齿轮箱故障分析和维护使用

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1、c0adfcf2466158be1cb880a89cc2b7a1.doc风电齿轮箱的故障分析和维护风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、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。因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。随着风电行业的发展，更多更大功率的机组投入商业化运营，因而其维修费用更高。虽然世界上著明的齿轮

2、箱制造企业，如德国的Renk公司，Fland公司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。因此，采用先进技术，分析其失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。一、风电齿轮箱故障分析（一）、齿轮传动的故障原因分析齿轮传动是机械设备中设备中最为常用的传动方式之一。风电齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。据有关资料

3、统计，齿轮箱发生故障有40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的，即是由制造单位设计制造引起的；另有43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有17％的原因是由于相邻条件（如电机、联轴节等）的故障或缺陷引起的。当然，风电齿轮箱故障原因是否有这比例关系，还要经过统计得出。由此可见，为了确保风电齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量，另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。(二).齿轮箱中主要故障及其

4、原因分析据统计,齿轮箱中15c0adfcf2466158be1cb880a89cc2b7a1.doc其次是轴承，占20％；再者是轴，占10％。最后是箱体和紧固件。由此可见，在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大。说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加工中是一种高度复杂的成形零件，而在高速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相对比其他零部件恶劣,特别是风电齿轮箱更是如此。下面我就把齿轮箱的故障特征和预估故障间的关系列出来：1．局部断齿2．磨损1．齿轮轮齿3．点蚀4．胶合5．齿根

5、裂纹1．轮缘、腹板等损伤2．齿轮基体2．变形3．弹簧、螺杆折断声音异常振动增大3．轴,联轴节,键1．变形温升过高2．损伤漏油能耗增大1．变形其它4．轴承2．滚动体3．配合体4．保持架1．变形5．齿轮箱2．刚度不够3．密封不良6．其它图一15c0adfcf2466158be1cb880a89cc2b7a1.doc1．断齿1．齿轮轮齿2．严重胶合3．杂物进入2．齿轮基体1．齿圈断裂2．变形损坏3．轴、联轴节、键1．损伤不能运转1．烧伤4．轴承2．滚柱脱落3．杂物进入5．齿轮箱严重损伤、变形6．动力源故障不能运转7．其

6、它轴承、联轴节损坏图二齿轮箱的故障特征与预估故障间的关系齿轮箱的故障诊断方法大体上可分为两大类：（1）通过齿轮运转过程中所产生的振动、噪声和油温等动态信号,运用信号处理方法来完成故障分析、诊断。（2）根据摩擦磨损理论，通过润滑油液分析来达到故障诊断的目的。主要是通过分析润滑油里金属的成分来预测是那一部分的材料。从而判断是否属于正常现象。15c0adfcf2466158be1cb880a89cc2b7a1.doc目前另外一种灵敏度比较高的方法也逐渐被应用。它就是频谱分析方法被引入到了齿轮故障诊断中。齿轮振动信号的频

7、谱分析方法在齿面磨损、齿断裂等故障的诊断上面应用得比较成功。(三)齿轮的常见故障传动齿轮在运转时，由于其本身制造不良、操作维护不善等，均可能导致齿轮产生故障。因此齿轮故障可划分为两大类：a.由制造和装配等原因造成的，如齿轮误差、齿轮与内孔不同心、各部分轴线不对中、不平衡等；b.齿轮由于长期运行而形成的，通常轮齿的表面承受的载荷很大，两啮合轮齿之间既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在齿轮节点两侧的方向相反,从而出现了力的脉动，于是，在长期运行中将导致齿轮表面发生点蚀、疲劳剥落、磨损、塑性流动、胶合以及

8、齿根裂纹,甚至断齿等故障。据统计齿轮常见故障的发生比例为：断齿占41％的比例，点蚀为31％。划痕和磨损各为10％，其它原因为8％。由此可见断齿和点蚀是齿轮故障的主要方式。下图为齿轮主要故障形式及其原因：类零件损坏的百分比为：齿轮故障占60％；15c0adfcf2466158be1cb880a89cc2b7a1.doc1.疲劳1.局部断齿2.过载3.冲击1.过载2.磨损2.