正齿轮箱工作原理

转动轴带动齿轮箱内的扇形齿轮转动将力垂直传递到另一个转动轴，就是一个大的齿轮带动小的齿轮转动或小齿轮带大齿轮转动。齿轮箱是各种冷弯设备配套产品，主要用作改变传动方向和改变转动力矩，也可用作其他机械转动要求类似的驱动装置。

正齿轮箱正齿轮箱的用途

1、加速减速，就是常说的变速齿轮箱。

2、改变传动方向，例如我们用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴。

3、改变转动力矩.同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大。

4、离合功能: 我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮，达到把发动机与负载分开的目的.比如刹车离合器等。 5、分配动力.例如我们可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。

正齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在工作时都会产生振动。当正常工作时，齿轮箱的振动信号是平稳的，其主要成分是各轴的转频和齿轮的啮合频率。当任一部件发生故障时，其振动信号的幅值、频率都会发生相应的改变。

正齿轮箱时域特征分析

1、振动信号是稳态信号：与正常齿轮箱振动信号相比，这种信号的变化仅仅是幅值的变化，它所对应的故障主要是齿轮的均匀磨损，使得轮齿变薄、齿型误差变大，引发振动的能量变大。

2、振动信号是周期平稳信号：”在这种信号中出现有规律的冲击或者是调制现象，它所对应的故障主要有齿轮的点蚀、疲劳剥落、齿型误差、安装误差，轴的弯曲、不平衡、不对中以及滚动轴承的剥落等情况。

3、振动信号是非周期性信号：在这种信号中出现了无规律的冲击或调制现象，它所对应的主要是齿轮或轴承的严重故障，比如齿轮的断齿、胶合，轴承的压痕、断裂等。

正齿轮箱频域特征分析

下面对这些振动信号常出现的频率特点、调制规律进行介绍，在设置采样频率以及进行数据分析时应引起注意。

1、振动信号中出现轴频及其高次谐波；

2、振动信号中出现齿轮的啮合频率及其高次谐波；

3、振动信号出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率边频带；

4、振动信号出现以齿轮固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的边频带；

5、振动信号出现以齿轮箱固有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的边频带；

6、振动信号出现以外圈的各阶固有频率为载波频率，产生剥落元件的通过频率为调制频率。

正齿轮箱齿形误差

这种情形下振动信号出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在转轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制；一般的齿形误差产生的调制边频带窄，以一阶边频调制为主，且边频带的幅值较小；若齿形误差较为严重，则会激起齿轮的固有频率，出现以齿轮故有频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴的转频及其倍频为调制频率的齿轮共振频率调制，振动能量（有效值和峭度）有一定程度的增大。

正齿轮箱齿轮齿面均匀磨损

齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大；如果为不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，但幅值小。

正齿轮箱断齿

以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，调制边频带宽而高；以齿轮各阶固有频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率，调制边频带宽而高；振动能量有很大的增加。

1、齿轮箱的产品选择面广

齿轮箱通常是采用通用的设计方案，但是在特殊情况下齿轮箱的设计方案可以根据使用者的需求而进行变化，变型为行业专用的齿轮箱。齿轮箱的设计方案中，平行轴、直立轴、通用箱体和各种零部件都能按照使用者要求更改。

2、齿轮箱的运行稳定

齿轮箱的运行稳定可靠，传动功率较高。齿轮箱的外部箱体结构可以使用吸音材质制造，降低齿轮箱工作过程中产生的噪音。齿轮箱本身具备的箱体结构配合大风扇能有效降低齿轮箱的工作温度。在使用齿轮箱的过程中要及时的主要齿轮箱的清洗问题。齿轮箱清洗机利用齿轮箱原有的给排油系统以及过滤后的润滑油对齿轮箱进行清洗，不改变齿轮箱任何硬件设施、不添加任何清洗剂，保证了齿轮箱安全运营，延长了齿轮箱的使用寿命。

3、齿轮箱的功能齐全

齿轮箱除了减速功能之外，还具有改变传动方向和传动力矩的功能，例如齿轮箱在采用两个扇形齿轮后可以将力垂直传递到另一个转动轴来实现传动方向的改变，而齿轮箱改变传动力矩的原理是，同等功率条件下，速度转的越快的齿轮，轴所受的力矩越小，反之越大。

齿轮箱承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。齿轮箱箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。随着齿轮箱行业的不断飞速发展，越来越多的行业和不同的企业都运用到了齿轮箱，也有越来越多的企业在齿轮箱行业内发展壮大。

齿轮箱根据单元结构模块化设计原理，大大的减少了零部件种类，适合大规模生产及灵活多变的选型。减速器螺旋锥齿轮、斜齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火，齿面硬度高达60±2HRC，齿面磨削精度高达5－6级。

传动部位轴承均选用国内知名品牌轴承或进口轴承，密封件选用骨架油封；吸音箱体结构、较大的箱体表面积和大风扇；使整机的温升、噪音降低，运转的可靠性得到提高，传递功率增大。可实现平行轴、直交轴、立式、卧式通用箱体，输入方式有电机联接法兰、轴输入；输出轴可直角或水平输出，备有实心轴和空心轴、法兰盘式输出轴。使齿轮箱满足狭小空间的安装要求，也可按客户需求供货。其体积比软齿减速箱小1/2，重量减轻一半，使用寿命提高3~4倍，承载能力提高8~10倍。广泛应用于印刷包装机械、立体车库设备、环保机械、输送设备、化工设备、冶金矿山设备、钢铁电力设备、搅拌设备、筑路机械、制糖工业、风力发电、扶梯电梯驱动、船舶领域、轻工领域、造纸领域、冶金行业、污水处理、建材行业、起重机械、输送线、流水线等大功率，大速比，高扭矩的场合。具有良好性价比、有利于国产化设备的配套。

与其它工业齿轮箱相比，由于风电齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内，其本身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载、安装维修费用等都有重要影响，因此，减小外形尺寸和减轻重量显得尤为重要。同时，由于维修不便、维修成本高，通常要求齿轮箱的设计寿命为20年，对可靠性的要求也极其苛刻。由于尺寸和重量与可靠性往往是一对不可调和的矛盾，因此风电齿轮箱的设计制造往往陷入两难的境地。总体设计阶段应在满足可靠性和工作寿命要求的前提下，以最小体积、最小重量为目标进行传动方案的比较和优化；结构设计应以满足传递功率和空间限制为前提，尽量考虑结构简单、运行可靠、维修方便；在制造过程的每一个环节应确保产品质量；在运行中应对齿轮箱运行状态(轴承温度、振动、油液温度及品质变化等)进行实时监测并按规范进行日常维护。

由于叶尖线速度不能过高，因此随着单机容量的增大，齿轮箱的额定输入转速逐渐降低，兆瓦以上级机组的额定转速一般不超过20r/min。另一方面，发电机的额定转速一般为1500或1800r/min，因此大型风电增速齿轮箱的速比一般在75～100左右。为了减小齿轮箱的体积，500kw以上的风电增速箱通常采用功率分流的行星传动；500kw～1000kw常见结构有2级平行轴 1级行星和1级平行轴 2级行星传动两种形式；兆瓦级齿轮箱多采用2级平行轴 1级行星传动的结构。由于行星传动结构相对复杂，而且大型内齿圈加工困难，成本较高，即使采用2级行星传动，也以NW传动形式最为常见 。