風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略探究

武靜 史偉

摘?要：我國(guó)具有人口眾多的特點(diǎn)，用電量需求量大，為了踐行落實(shí)我國(guó)的環(huán)保戰(zhàn)略，我國(guó)逐漸將風(fēng)力發(fā)電等作為重要的發(fā)電途徑之一。在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中齒輪箱發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，因此應(yīng)重視對(duì)齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低其故障發(fā)生率，這是保證風(fēng)力發(fā)電質(zhì)量的關(guān)鍵。下文主要從風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì);問(wèn)題及策略;探究

風(fēng)力發(fā)電是開(kāi)發(fā)新能源，改善環(huán)境的重要組成部分，充分利用風(fēng)能發(fā)電能夠減少我國(guó)常規(guī)能源的消耗，因?yàn)槲覈?guó)較為重視風(fēng)力發(fā)電的正常運(yùn)作。齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一個(gè)重要的機(jī)械部件，然而由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般安裝在風(fēng)口處，氣候環(huán)境相對(duì)惡劣在長(zhǎng)期風(fēng)力作用下會(huì)對(duì)齒輪箱產(chǎn)生一定的影響，基于此，需要重視對(duì)齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提升齒輪箱的性能，為風(fēng)力發(fā)電提供保障。

一、風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

（一）軸承易損壞

軸承是齒輪箱的的重要部件，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要影響作用。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，齒輪箱構(gòu)件內(nèi)部的軸承損壞率較高，而且其一旦損壞，修復(fù)極為復(fù)雜且難度高，這也是影響風(fēng)力發(fā)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素之一，當(dāng)前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)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(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法正常進(jìn)行發(fā)電。因此，在齒輪箱的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)將軸承作為重點(diǎn)去考慮，為保證發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定工作，在設(shè)計(jì)齒輪箱時(shí)應(yīng)依據(jù)科學(xué)原理結(jié)合實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)軸承的結(jié)構(gòu)，同時(shí)選擇合適的材料，延長(zhǎng)使用期限。

（二）載荷數(shù)據(jù)處理不完善

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

（三）設(shè)計(jì)計(jì)算方法不夠成熟

齒輪箱機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程中，科學(xué)的計(jì)算方法較為關(guān)鍵。在我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝置中，關(guān)于齒輪承載能力的計(jì)算還缺乏完善的算法體系，因而不能根據(jù)實(shí)際需要精確的對(duì)齒輪的承載力進(jìn)行調(diào)整，影響風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的正常使用;就當(dāng)前來(lái)看，美國(guó)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的設(shè)計(jì)上以AGMA2101-C95為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為GB3480，相較而言，發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)計(jì)計(jì)算方法更加成熟，更加規(guī)范，而我國(guó)設(shè)計(jì)計(jì)算方法還不夠成熟，因而使得齒輪箱設(shè)計(jì)質(zhì)量和性能大打折扣。

二、優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)的有效策略

（一）重視合理的對(duì)齒輪箱潤(rùn)滑

風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸承和齒輪會(huì)一定摩擦，長(zhǎng)此以往會(huì)導(dǎo)致發(fā)導(dǎo)致內(nèi)部組件磨損、降低轉(zhuǎn)速影響發(fā)電效果，因此應(yīng)重視合理的使用潤(rùn)滑劑，使齒輪箱內(nèi)部各組件協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，形成一個(gè)良好的工作環(huán)境，潤(rùn)滑劑的選擇要能夠起到防銹以及防腐蝕的效果，從而延長(zhǎng)齒輪箱的使用壽命，避免頻繁更換和修復(fù)。我國(guó)方面風(fēng)力發(fā)電齒輪箱多為閉式齒輪，在使用潤(rùn)滑油時(shí)要求具有一定的油膜厚度，還應(yīng)有一定的邊界膜強(qiáng)度，以防止齒輪出現(xiàn)膠合或者點(diǎn)蝕[2]。另外，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般在溫差較大的環(huán)境下運(yùn)行，因此要注意保持較高的粘度指數(shù)，增強(qiáng)齒輪承載力，以及抗沖擊能力。

（二）建立專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，重視技術(shù)研發(fā)

風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)電能供應(yīng)方面具有深遠(yuǎn)意義，要提升風(fēng)力發(fā)電的整體性能，應(yīng)重視齒輪箱設(shè)計(jì)，基于此，應(yīng)重視組建專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，這是提升齒輪箱質(zhì)量和性能的關(guān)鍵。首先，企業(yè)應(yīng)重視對(duì)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人才的選拔，面向社會(huì)公開(kāi)招聘，選拔對(duì)于齒輪箱設(shè)計(jì)有深入研究的專(zhuān)業(yè)人員，同時(shí)可以加強(qiáng)與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的合作，引進(jìn)先進(jìn)的齒輪箱設(shè)計(jì)技術(shù)，從而提升我國(guó)的齒輪箱生產(chǎn)和制造水平;其次，重視定期做好維護(hù)工作，盡量降低外界因素對(duì)齒輪箱的腐蝕及損壞，通過(guò)維護(hù)可以延長(zhǎng)齒輪箱的使用年限，同時(shí)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題，以便及時(shí)提出解決方案，避免出現(xiàn)故障，影響正常發(fā)電。

（三）重視設(shè)計(jì)材料的選擇

由于發(fā)電設(shè)備的使用環(huán)境較為特殊，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮多種因素，對(duì)材料的性能進(jìn)行嚴(yán)格的分析，由于齒輪箱修復(fù)難度較大，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意考慮材料的耐磨性、耐腐蝕性以及強(qiáng)度，確保齒輪箱在一定時(shí)間內(nèi)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于內(nèi)部件損壞無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。風(fēng)力發(fā)電齒輪箱構(gòu)造主要有塔架、主驅(qū)動(dòng)鏈、底盤(pán)、偏航系統(tǒng)、制動(dòng)器、控制箱發(fā)動(dòng)機(jī)、安全離合器、齒輪箱、機(jī)艙、風(fēng)輪等組成，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)保證各部件材料的使用年限不少于20年，可以對(duì)其使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，制定科學(xué)的設(shè)計(jì)流程

為了保證風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械的穩(wěn)定性和安全性，應(yīng)重視對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，執(zhí)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以保證當(dāng)齒輪箱的某一部件發(fā)生損壞，可以及時(shí)更換，且工作性能不受影響，同時(shí)制定嚴(yán)格的設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程，避免其他因素影響齒輪箱的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。作為設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)綜合考慮齒輪箱需要承受的風(fēng)力的大小一級(jí)工作時(shí)長(zhǎng)、適用環(huán)境、氣候情況等，以此作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，根據(jù)齒輪箱適用條件，靈活的對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提升齒輪箱的質(zhì)量和性能，進(jìn)而保證風(fēng)力發(fā)電穩(wěn)健進(jìn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電在未來(lái)將成為趨勢(shì)，其具有無(wú)污染、環(huán)保、可持續(xù)利用的優(yōu)勢(shì)，能夠緩解資源緊張的問(wèn)題，重視風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用，需要重視風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)，在當(dāng)代社會(huì)的生產(chǎn)生產(chǎn)中，電能已經(jīng)成為不可或缺的資源，運(yùn)用風(fēng)力發(fā)電也成為時(shí)代趨勢(shì)，在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中齒輪箱的設(shè)計(jì)較為重要，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視對(duì)齒輪箱的研發(fā)設(shè)計(jì)，不斷提升設(shè)備的使用效果和性能，以使其能夠適應(yīng)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(shí)，還需要重視對(duì)齒輪箱設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化，對(duì)使用環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，選擇最佳材料，從而制造出高標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱，通過(guò)提升齒輪箱使壽命和穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升我國(guó)風(fēng)力發(fā)電水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]申凱.風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及對(duì)策研究[J].科技風(fēng)，2018，358（26）：215.

[2]郭峰.風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（06）：246.