风电机组-主传动与制动部分

风电机组-主传动与制动部分思维导图，主要包括主传动部分的功能、主轴及主轴承、联轴器、齿轮箱、直驱式机组的主传动等内容。

风电机组-主传动与制动部分

• 主传动部分
  • 主传动的功能是将叶轮的动力传递给发电机，一般由主轴、齿轮箱、联轴器等部件组成
  • 带齿轮箱的机组传动系统的按主轴的支撑方式以及主轴以及齿轮箱的相对位置来区分，主要分四种
    • 两点式：与风轮连接的主轴用两个轴承座支撑，轮毂侧为固定端（承受冯伦德重力及推力）、齿轮箱侧作为浮动端（能够解决主轴因温度变化引起长度变化能够轴向移动、避免结构产生过大的涨缩应力）
      • 两点式布局让主轴以及轴承承受风轮的大部分载荷，减少风轮载荷突变对齿轮箱的影响
      • 主轴末端与齿轮箱的输入轴通常用胀套联轴器链接
    • 三点式：两点布局的基础上减少了一个主轴的轴承，由主轴前端轴承与齿轮箱两侧的支架组成所谓的三点式布局，既缩短了轴向尺寸、同时简化了结构。
      • 主轴与齿轮箱的低速转轴采用胀套刚性连接
      • 齿轮箱除承受主轴传动的扭矩以外，还需承受平衡风轮重力形成的支撑力，因此必须适当的提高齿轮箱的承载能力，通常载齿轮箱的两个支撑点加装减震弹性支撑或嗲块，以降低减轻振动，降低噪音水平
    • 一点式：一点式布局不使用主轴，轮毂法兰直接通过大轴承支撑在机架上，轴承外圈与主机架连接、轴承内圈与齿轮箱输入端连接
    • 内置式：内置式布局是指主轴、主轴承与齿轮箱集成在一起，主轴内置于齿轮箱内，主轴与第一级行星轮采用花键或者过盈连接，风轮载荷通过机箱传到主机架上
      • 风轮载荷直接作用在齿轮箱箱体上，对齿轮和轴承的运转影响较大
  • 主轴及主轴承
    • 主轴一般安装在风轮与齿轮箱之间，前端通过螺栓与轮毂刚性连接，后端与齿轮箱低速转轴连接，承力大且复杂
    • 主轴与齿轮箱低速轴连接有联轴器和法兰两种形式，主轴中心有一个轴心孔洞、作为控制机构通过或者电缆传输通道
    • 通常主轴承选用调心滚子轴承，这种轴承装有双列球面滚子，滚子轴线倾斜于轴承的旋转轴线，外圈轨道呈球面型，因此滚子可在外圈滚道内进行调心，以补偿主轴的挠曲和同心误差
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    • 外圈上设有环形槽其上设有三个径向孔，用作润滑油通道，保证轴承得到极为有效的润滑
  • 齿轮箱
    • 常用副齿轮：直齿和斜齿圆柱齿轮副都是由一对西相互平行的齿轮构成，
      • 直齿圆柱齿轮的齿与齿轮轴平行
      • 斜齿圆柱齿轮的齿与轴线呈一定的角度，人字齿轮在每个齿轮上都有两排倾斜方向的斜齿。
    • 发电机组齿轮系中常见的形式有：行星齿轮系、与平行齿轮系
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  • 联轴器
    • 作用：用于传动轴的连接和动力传递
    • 联轴器分类
      • 刚性联轴器
        • 如胀套联轴器：适用于对重性较差的两个轴的联接
      • 挠性联轴器分类
        • 无弹性元件联轴器：如万向联轴器，允许两轴之间具有较大位移的联轴器，适用于较大位移角的两轴连接，轴间角最大可达：35°-45°
        • 非金属弹性元件联轴器如轮胎联轴器
        • 金属弹性元件联轴器
          • 膜片联轴器：采用一种很薄的弹簧片，为了获得相对位移常采用中间体，其中间体两端各有一组膜片组成两个膜片联轴器
          • 分离式膜片联轴器：每组膜片由单独的杆组成一个多边形，适用于联轴器尺寸受限制的场合，中间带力矩限制器，当传动力矩过大时可以自动打滑
  • 直驱式机组的主传动
    • 直驱式风电机组的风力机直接与发电机的转子相连接，传动部分的支撑有单轴承和双轴承两种
    • 直驱型机组主传动轴承不仅要承受转动部件的径向载荷还要承受叶片受风力作用下的轴向载荷，因此对轴承的要求非常高
      • 常用的轴承有：双列圆锥滚子轴承和三列圆柱滚子轴承
• 制动部分
  • 保证机组从运行状态到停机状态的转变
    • 一般分两种情况
      • 运行制动：，它是在正常情况下经常性时用的状态
      • 紧急制动：它用于突发故障的时候的制动
  • 制动装置一般分两类（一般相互配合使用）
    • 机械制动
      • 原理：利用非旋转的元件与旋转元件之间的相互摩擦来阻止叶轮的转动或转动的趋势，
      • 组成：一般由液压系统、执行机构（制动器）辅助部分（如管道、保护配件）等
        • 制动器分类
          • 常闭式制动器：平时处于紧闸的状态、弹簧置与制动器固定侧，这种被动制机构安全性能好
          • 常开式制动器：平时处于松闸，弹簧置于制动盘侧，这种主动制动机构可以得到较大的制动力矩
      • 为了使制动轴受到的径向力和弯矩，钳式制动器应成对布置，制动转矩较大是可以采用多对制动器
      • 风轮的锁定
        • 为了安全的需求，风力机设有风轮锁定装置
        • 组成：锁紧手柄、机械销轴、定位盘等等
    • 空气动力制动
      • 对于大型的机组机械制动已经不能满足其制动需求，所以同时采用空气动力制动，
        • 正常制动时先由空气动力制动使叶轮的转速降至允许范围内，然后再进行机械制动
      • 对于定桨距机组，空气动力制装置安装在叶尖，他通过叶片形状的改变使风轮的阻力增大，如使叶尖部分旋转一定的角度一般为80左右以产生阻力，形成阻尼板，叶尖（约为叶片半径的15%）旋转的部分叫叶尖扰流器
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