1.5MW风机齿轮箱高速轴空中更换装置的设计
发布时间：2020-12-13 03:37
针对目前风电机组齿轮箱维修费用高,齿轮箱维修困难,机舱内现场维修齿轮箱零部件需要的操作人员较多,自动化水平低等问题,对风电机组结构及目前机舱内更换齿轮箱高速轴的工艺进行了分析。以恩德NORDEXS77/1500风力发电机组为研究对象,首先进行了更换装置的整体方案设计,设计了一种机械臂式的齿轮箱高速轴空中更换装置;其次对该机械臂式更换装置采用模块化的设计方法,将整个齿轮箱高速轴更换装置分为底座、回转机构、对中机构、横移机构、夹具、卷拉机构等六个模块,分别对各模块进行设计和选型计算,得到了一种结构紧凑、功能稳定、满足风电机组机舱空间需求的齿轮箱高速轴更换装置;最后,运用Solidworks软件设计出了产品三维模型,装配成虚拟样机,并对样机进行干涉分析。通过ANSYS Workbench对横移机构进行静力学分析,利用ADMAS软件建立高速轴更换装置的虚拟样机模型并对更换装置更换高速轴的过程进行运动学分析,得到该更换装置在机舱内拆卸高速轴时在X、Y、Z三个方向的位移,更换装置执行机构的运动速度、加速度和能量随时间变化曲线,结果表明:更换装置可以满足在机舱实现更换高速轴的需求,稳定性良好。本设计...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２风电场风机??
我国的风机装机容量趋于饱和，在２０］５年后，我国的风机新增装机容量在逐年减少，??在风力发电快速发展的同时，风电机组运行过程中暴露出的问题也越来越多，而由风电机组因故??障导致的维修不便性使得应用问题日益突出。由于风电场所处环境大多为偏远的地区如图１－２所??示，风电机组一旦出现故障维修困难，最为严重的是关键机械零部件发生的故障，引起风电机组??非正常停机维修，严重降低了风电场的发电效率。风电机组出现故障由于维修环境和风电机组零??部件的笨重性使得应用问题日益突出。为了降低风电场风机的事故率和停机时间，降低维修成本，??进行基于状态的维修方式并提高发电效率和经济效益己经成为风电行业目前面临的紧迫问题之??一?［２］〇??尽管风力发电机的数据采集及监视控制系统现在可以较为全面的收集风机控制下的参数及??其在正常运行下的相关参数，实现实时数据处理、显示、检测、报警、报表等功能，但不能满足??机组的要求，尤其对齿轮箱等关键零部件的故障预测和诊断的要求。尤其在故障部件发生初期，??机组通常很难发现故障并难以实现及时对故障定位，这将导致机组出现故障零部件难己及时得到??修复。一方面，对风电机组传动链的故障检测和诊断，增加故障检测设备将为风电业主带来更多??的巨额投资
速箱传动轴的失效形式主要包括磨损、变形和断裂，高速轴由于转速快，转矩大，紧急制动闸也??作用于高速轴，承受了更多冲击容易发生高速轴断裂；变速箱箱体的故障主要表现为变形和断裂；??其他零部件也出现故障但发生故障的频率相对小很多，如图１－４为风机齿轮箱的三维剖视图。??昼．馨??图１－４?Ｉ．５ＭＷ风机齿轮箱三维剖视图??１．１．２研究的意义??目前我国风机齿轮箱故障率为】８％，受风力发电机变速箱结构和机组空间等因素的制约。一??般来说，在变速箱内部零部件损坏后，需要用两部吊车先拆除叶轮，先将齿轮箱吊至地面，再将??齿轮箱主轴拆掉，最后把齿轮箱运回厂家维修齿轮箱，每下架一台风机齿轮箱其维修费用高达３０??万左右，维修周期需要大约４个月，据相关数据统计，每年我国齿轮箱出现故障的机型约为５０００??台，因齿轮箱故障造成风电机组的长时间停机，平均时长大约为丨５８ｈ以上，企业面临齿轮箱维??护费用高达８００万元左右，齿轮箱维护成本占风电机组维修成本的３８％以上。而在机舱内维修损??坏的零部件可以节省时间、人力和费用，但在空中对齿轮箱零部件进行维修由于机舱空间和设备??笨重的原因需要特制的工装
【参考文献】：
期刊论文
[1]PCB上下料机械手设计与仿真[J]. 杨韬,蔡长韬,周延,马飞达. 机床与液压. 2017(21)
[2]风电机组状态检测技术研究现状及发展趋势[J]. 丁显,徐进,滕伟,柳亦兵. 可再生能源. 2017(10)
[3]基于动力学分析的起重臂伸缩抖动研究[J]. 杨力超,陈志芳. 建筑机械. 2017(09)
[4]1.5MW风力发电机组机械结构设计[J]. 刘旦,闫占辉,王伟. 长春工程学院学报(自然科学版). 2017(02)
[5]兆瓦级风电齿轮箱设计[J]. 曹奇. 科技与创新. 2017(08)
[6]工程机械用高强钢及其焊接研究现状[J]. 沈孝芹,李欢欢,于复生,姜华. 热加工工艺. 2017(01)
[7]一种新型卫星对接环的对接装置设计与分析[J]. 高碧祥,杨臻,曲普,黄剑斌. 机械传动. 2016(11)
[8]码垛机器人回转机构的动力学仿真[J]. 陈旭阳,黄松和,杨合法. 现代制造工程. 2016(08)
[9]动臂式起重机吊臂截面设计方法的研究[J]. 李斌,洪文,王刚. 建筑机械. 2016(08)
[10]大吨位汽车起重机起重性能计算方法研究[J]. 宁玮,王瑾. 机械工程学报. 2017(13)
本文编号：2913823
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２风电场风机??
我国的风机装机容量趋于饱和，在２０］５年后，我国的风机新增装机容量在逐年减少，??在风力发电快速发展的同时，风电机组运行过程中暴露出的问题也越来越多，而由风电机组因故??障导致的维修不便性使得应用问题日益突出。由于风电场所处环境大多为偏远的地区如图１－２所??示，风电机组一旦出现故障维修困难，最为严重的是关键机械零部件发生的故障，引起风电机组??非正常停机维修，严重降低了风电场的发电效率。风电机组出现故障由于维修环境和风电机组零??部件的笨重性使得应用问题日益突出。为了降低风电场风机的事故率和停机时间，降低维修成本，??进行基于状态的维修方式并提高发电效率和经济效益己经成为风电行业目前面临的紧迫问题之??一?［２］〇??尽管风力发电机的数据采集及监视控制系统现在可以较为全面的收集风机控制下的参数及??其在正常运行下的相关参数，实现实时数据处理、显示、检测、报警、报表等功能，但不能满足??机组的要求，尤其对齿轮箱等关键零部件的故障预测和诊断的要求。尤其在故障部件发生初期，??机组通常很难发现故障并难以实现及时对故障定位，这将导致机组出现故障零部件难己及时得到??修复。一方面，对风电机组传动链的故障检测和诊断，增加故障检测设备将为风电业主带来更多??的巨额投资
速箱传动轴的失效形式主要包括磨损、变形和断裂，高速轴由于转速快，转矩大，紧急制动闸也??作用于高速轴，承受了更多冲击容易发生高速轴断裂；变速箱箱体的故障主要表现为变形和断裂；??其他零部件也出现故障但发生故障的频率相对小很多，如图１－４为风机齿轮箱的三维剖视图。??昼．馨??图１－４?Ｉ．５ＭＷ风机齿轮箱三维剖视图??１．１．２研究的意义??目前我国风机齿轮箱故障率为】８％，受风力发电机变速箱结构和机组空间等因素的制约。一??般来说，在变速箱内部零部件损坏后，需要用两部吊车先拆除叶轮，先将齿轮箱吊至地面，再将??齿轮箱主轴拆掉，最后把齿轮箱运回厂家维修齿轮箱，每下架一台风机齿轮箱其维修费用高达３０??万左右，维修周期需要大约４个月，据相关数据统计，每年我国齿轮箱出现故障的机型约为５０００??台，因齿轮箱故障造成风电机组的长时间停机，平均时长大约为丨５８ｈ以上，企业面临齿轮箱维??护费用高达８００万元左右，齿轮箱维护成本占风电机组维修成本的３８％以上。而在机舱内维修损??坏的零部件可以节省时间、人力和费用，但在空中对齿轮箱零部件进行维修由于机舱空间和设备??笨重的原因需要特制的工装
【参考文献】：
期刊论文
[1]PCB上下料机械手设计与仿真[J]. 杨韬,蔡长韬,周延,马飞达. 机床与液压. 2017(21)
[2]风电机组状态检测技术研究现状及发展趋势[J]. 丁显,徐进,滕伟,柳亦兵. 可再生能源. 2017(10)
[3]基于动力学分析的起重臂伸缩抖动研究[J]. 杨力超,陈志芳. 建筑机械. 2017(09)
[4]1.5MW风力发电机组机械结构设计[J]. 刘旦,闫占辉,王伟. 长春工程学院学报(自然科学版). 2017(02)
[5]兆瓦级风电齿轮箱设计[J]. 曹奇. 科技与创新. 2017(08)
[6]工程机械用高强钢及其焊接研究现状[J]. 沈孝芹,李欢欢,于复生,姜华. 热加工工艺. 2017(01)
[7]一种新型卫星对接环的对接装置设计与分析[J]. 高碧祥,杨臻,曲普,黄剑斌. 机械传动. 2016(11)
[8]码垛机器人回转机构的动力学仿真[J]. 陈旭阳,黄松和,杨合法. 现代制造工程. 2016(08)
[9]动臂式起重机吊臂截面设计方法的研究[J]. 李斌,洪文,王刚. 建筑机械. 2016(08)
[10]大吨位汽车起重机起重性能计算方法研究[J]. 宁玮,王瑾. 机械工程学报. 2017(13)
本文编号：2913823
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