直齿与斜齿传动在风电齿轮箱中的应用

2020-09-23

颜涛(高级工程师)

(南京安维士传动技术股份有限公司)

目前,应用于风电机组中的齿轮箱主要有主增速机、偏航变桨减速机几种,在这些齿轮箱中,直齿传动和斜齿传动分别得到应用。

下面,我们简述一下直齿传动与斜齿传动的各自特点:

问:直齿轮传动的优点?

答:传动比范围大、效率高、易加工。

问:直齿轮传动的缺点?

答:1、直齿传动产生振动较大。2、直齿轮传动不论是由于设计、制造或形变等方面的原因,在同一时刻沿整个齿面上可能发生渐开线外形的一些变化。这将导致一个有规律的,每齿一次的激励,它常是很强烈的。由此产生的振动既在齿轮上引起大的负载,又引起噪声。3、在接触时间里有时由两对齿啮合所得到的附加强度并不能加以利用,因为应力是被循环中单齿啮合的状况所限定的。

总结:相对于主增速机而言,偏航变桨减速器的载荷一般相对较小,由于结构设计原因,偏航变桨减速器的齿轮承受轴向载荷也很小,同时,偏航变桨减速器有传动速比很大的特点。综上,直齿传动非常适合偏航变桨减速器的使用。

问:斜齿轮传动的优点?

答:1、斜齿轮可看成是由一组薄片直齿齿轮错位放置成的圆柱齿轮,这样每一片的接触是在齿廓的不同部位,从而产生了补偿每个薄片齿轮误差的作用,这个补偿作用由于轮齿的弹性而非常有效,因而得出这样的结果,误差在10mm以内的轮齿能够使误差起平均作用,因而在有负载情况下,能像误差为1mm内的轮齿那样平稳运行。因为在任何瞬时,大约有一半时间(假定重合度约为1.5)将有两个齿啮合,这就在强度方面带来额外的好处。因此应力可建立在1.5倍齿宽,而不是一个齿宽的基础上。2、斜齿标准齿轮不产生根切的最少齿数较直齿轮较少,因此,采用斜齿轮传动可以得到更为紧凑的机构。

问:斜齿轮传动的缺点?

答:1、容易产生不良的轴向力。2、制造成本增加。

总结:斜齿传动即使仍存在些许缺点,但相对于带来的优势而言,这些可以得到解决的缺点显得不足轻重,因此,在风电传动领域,绝大多数主增速机使用斜齿传动。