风电齿轮箱的技术特点分析

近几年，我国风电行业得到快速发展，按照相关规划，到

2010 年我国风电装机容量达

400 万 kW，2020 年达 2000 万 kW，在风能资源丰富的地区建成若干个百万千瓦级风电基
地。

　　目前从

76 万 kW 到 400 万 kW 仅风电齿轮箱的产值约为 25 亿，从 400 万 kW 到 2000 万

kW 风电齿轮箱的产值约为 140 亿。

　　

1.风电齿轮箱的技术特点

　　风电齿轮箱在技术上有如下一些特点：

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1）服役条件严酷由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向、

变负荷的风力作用及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然
环境交通不便，齿轮箱在狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础，整个传动
系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上。大量的实践证明，这个环
节常是机组中的齿轮箱。

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2）功率大主流风电机组已达到兆瓦级，丹麦的主流风机为 2.0～3.0MW，美国主流

风机为

1.5MW，在 2004 年的汉诺威工博会上 4.5MW 的风电机组也已面世。

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3）速差大风力发电机组中的齿轮箱，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动

力传递给发电机，并使其得到相应的转速。通常风轮的输入转速很低，约

20r/min，远达不

到发电机转子所要求的

1500～1800r/min 的转速，必须通过齿轮多级增速传动来实现。

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4）精度高齿轮箱内用作主传动的齿轮精度，外齿轮不低于 5 级（GB/T10095），内

齿轮不低于

6 级。齿部的最终加工是采用磨齿工艺，尤其内齿轮磨齿难度甚高。

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5）使用寿命要求长由于自然环境条件恶劣，交通又不方便，齿轮箱在数十米高塔顶

部的狭小空间内，安装和维修相当困难，所以要求使用寿命最少

20 年。

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6）可靠性要求高与使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。对构件材料，除了

常规状态下力学性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性：对齿轮箱，工作要平稳
防止振动和冲击等。设计中要根据载荷谱进行疲劳分析，对齿轮箱整机及其零件的设计极限
状态和使用极限状态进行动力学分析、极限强度分析、疲劳分析，以及稳定性和变形极限分
析。