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摘 要

本课题在熟悉风机的情况下，主要是对变桨距系统的研究。从整体讲述变桨距系统的总体布局。分析变桨距系统的主要作用，和它优于定桨距系统的地方，熟悉并了解变桨距系统的整个运行过程。

本次毕设研究的是风力发电机的变桨距系统，在软件稍作了解，本课题主要是硬件也就是机械方面的研究。主要采用的是电动变桨距系统，整个传动机构是电力驱动机构带动齿轮，然后经过减速箱减速后由减速箱带动的小齿轮来带动变桨距系统的回转支承内齿轮，来实现整个传动的过程。

本次的设计理念是从整体出发，全面的了解变桨距系统。最后在理论的基础上，画出整个变桨距的传动系统的机械图。很贴近实际的生活和生产。

关键词：变桨距系统，传动机构，减速箱。

Abstract This topic in the familiar with wind turbine, mainly research on variable pitch system. From the overall about variable pitch, the overall layout of the system. Analysis of variable pitch system the main function of it, and it outperforms the fixed pitch system, familiar with it and understand the variable pitch system of the whole process of the operation.

The complete set of research is wind power generator variable propeller pitch system. In the software part ,we need understand about it. The main topic is the hardware in mechanical research. Mainly used is electric variable pitch system. The mechanism is the power driving mechanism drives the gear and after gear box reducer, driven by a gearbox pinion to drive variable pitch system of slewing gear, to achieve the transmission process.

The design of the concept is from the overallabout the machine, a comprehensive understanding of the pitch system. Finally on the basis of the theory, drawing the whole system. This topic is very close to the real life.

Key words: variable pitch system, transmission mechanism, reduction box.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1论文研究的背景以及意义 1

1.2 选题的意义 2

第2章 海上风力发电机组变桨距系统的规划布局 5

2.1电动变桨距系统概述 5

2.2伺服驱动部分 7

2.3电动变桨伺服系统 7

第三章 海上风力发电机组变桨距系统的运动分析 9

3.1变桨距系统的运行过程 9

3.2变桨距风力机的运动方程 10

3.2.1空气动力矩 10

3.2.2重力矩 12

3.2.3摩擦力矩 12

第四章 海上风力发电机组驱动机构的介绍 15

4.1电动变桨距系统 15

4.1.1电动变桨距系统总体结构 15

4.1.2电动变桨系统采用的驱动设备 15

4.2后备电源 16

4.3电动变桨系统的控制 17

4.4电力驱动机构介绍 17

4.5减速箱基本参数 18

第五章 机械部分设计 21

5.1三级行星轮减速齿轮箱 21

5.1.2 传动系设计及校核 23

5.1.3润滑和密封 25

5.1.4运行和质量认可测试 27

5.1.5环境条件 40

5.1.6防腐 40

5.2 制动齿轮设计 40

5.2.1 制动齿轮的作用 43

5.2.2扭矩大小 43

5.2.3选择材料及其许用应力 43

5.2.4制动齿轮直径确定 45

5.3回转支撑内环设计 45

5.3.1选择材料以及确定许用应力 45

5.3.2 直径确定 46

5.3.3弯曲强度校核 46

参 考 文 献： 46

设 计 总 结 47

致谢 47

第一章 绪 论

1.1论文研究的背景以及意义1.1.1 论文背景 随着人口的增长，自然资源的消耗更加急剧，石油，天然气不到百年就将要被用完，对新的可再生能源的开发迫在眉睫，风能就是很有前景的新能源。风能的发电量只占全球总发电量的十分一左右，远远的低于火力发电，有很大的前景。对环境的保护和对风能的开发已经被各国关注^[1] 。 风能作为清洁能源之一，它比其他新能源的优点在于，风能的分布范围很广，风能的利用基本对环境没有影响^[2] 。

冷热的差异形成了气压，有了气压空气就有了流动，风能就是靠气流的流动产生的，例如，风速为九到十米的五级风，吹到地球表面上的力相当于每平方米10KG。当刮台风时风速高达50米到60米每秒。每平方米地球表面所承受的压力为200KG以上。我国风力资源的可开发量为七到十亿千瓦。其中陆地上风能的可开发量占了总量的六分之五，剩下的是海上风力发电可开发量。我国的海岸线长为18000m，在海上有很多岛屿，在海岛上建风力发电站会成为一个新的趋势。

根据统计，到目前为止全世界有一半的的风机是在中国完成加工和装配的，中国已经成为了全世界最大的风机生产国，但是很多核心技术却还没有掌握，比如说叶片的设计，掌握风机生产的核心技术是我们以后奋斗的目标。

风机这个产业在向着轻便和高效发展，原来的塔架都是水泥做的，是刚性塔架，现在都是钢筒，拆装方便。并且叶片在越做越大的同时也在使用玻璃钢或碳纤维这种更轻的材料。发电量由以前的几千瓦发展到现在的几兆瓦。变桨距系统的使用和定桨距相比，实现了对功率更加灵活便捷的控制。因为海上风较大，而且海面没有地面这么复杂，风机一直保持在一个较高的转速。变桨距系统可以灵活的控制转速和功率。并且遇到紧急情况比如失速状态时，可以迅速的制动，但定桨距系统在高风速时的风能利用率会下降，并且进入失速时，不能紧急制动，非常危险^[3] 。

1.1.2 选题的意义 由于采用主动桨距角控制可以克服定桨距即被动失速调节的许多缺点，因此现在大型风力发电机均采用变桨距风力发电机。变桨距最重要的功能就是功率的调节，同时变桨距还有很多其他的优缺点。用一个很小的正桨距角就可以产生一个很大的启动力矩，在关机时一般把桨距角调节到90度，这样可以充分的降低叶轮的转速，90度桨距角被叫作顺桨。变桨距的主要缺点是成本比较高，而且比定桨距的成本要高^[4] 。

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