文 献 综 述

一、引言

随着社会的高速发展，工业化进程的加速，环境与能源的可持续发展问题已经成为人们生存与发展面临的首要问题。风力发电具有建设周期短、装机规模灵活、不污染环境、不消耗燃料等优点，被世界各国优先采用[1]。据统计，2015年中国风电新增装机容量为3075万千瓦，首次突破3000万千瓦大关，达到中国风电新增装机历史最高水平。2015年中国风电累计装机容量为14536万干瓦，增速为近3年最高水平。当年共有9家整机商的新增装机容量超过100万千瓦，其中2家整机商新增装机容量超过了300万千瓦[2]。

风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，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.目前我国使用的国内外风电齿轮箱，主要配套的有 GE、维德等公司齿轮箱，以及在此基础上自行设计的国产风电齿轮箱[3]。风力发电机齿轮箱结构简图如下图 1(a)[4]所示：

图（1）a 风力发电机齿轮箱结构简图

工作原理：在叶轮转动下首先带动行星轮系的行星架转动，通过行星轮与太阳轮的啮合使太阳轮速度提高，然后再通过二级定轴轮系将速度提高到预定要求，最终将输出转速传递给发电机 [5] 。

在现实的应用中，兆瓦级风电齿轮箱的传动比一般在 100 左右。大致可分两种传动形式: 一级行星与两级平行轴圆柱齿轮组合传动; 两级行星与一级平行轴圆柱齿轮组合传动。行星传动相对于平行轴圆柱齿轮传动主要有以下优点: ①传动效率较高，体积小，结构简单，制造方便，传递功率范围大，能实现功率分流;②共轴式的传动装置使得轴向尺寸大大缩小; ③运动平稳、抗冲击能力强［6］。但是在齿轮箱的故障率中行星传动的故障率约占40%[7],是风电齿轮箱中最容易出故障的一级传动。风电增速齿轮箱通过行星架输入风轮叶片传来的转矩,由于行星架结构复杂,承受力矩最大,质量和尺寸也较大,所以它的变形对行星级的内外啮合齿轮传动的质量和可靠性有很大影响。

行星齿轮传动利用多个行星轮来分担载荷，实现功率分流，并有效利用内啮合齿轮传动的优点实现无径向载荷的转矩传递[8]。但在功率传递过程中轮齿、箱体以及轴系的变形，尤其一些不可避免因素的影响如制造安装误差，使得各行星轮之间的载荷分配不均匀，甚至有可能出现极端情况，即载荷集中到某一个行星轮上。因此，对行星轮啮合刚度和动态分析很有必要。