風(fēng)力發(fā)電開題報告-1.5MW雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動系統(tǒng)設(shè)計-齒輪箱.doc

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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 1.5MW雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動系統(tǒng)設(shè)計 —齒輪箱 系 部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 開題時間： 2015 年 3 月 11 日 一、總體說明 在開題報告中要求給出你對課題的理解，類似的研究在國內(nèi)外的進(jìn)展情況，你對系統(tǒng)設(shè)計的初步設(shè)想，主要需要解決的技術(shù)難題和解決思路，同時應(yīng)給出課題的時間安排。 二、開題報告內(nèi)容 1．畢業(yè)設(shè)計（論文）課題的目的、意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2．課題主要工作（設(shè)計思想、擬采用的方法及手段） 3．完成課題的實驗條件、預(yù)計設(shè)計過程中可能遇到的問題以及解決的方法和措施 4． 畢業(yè)設(shè)計（論文）實施計劃(進(jìn)度安排) 5． 參考文獻(xiàn) 三、撰寫要求 1．報告字?jǐn)?shù)不少于3000字 2．報告內(nèi)容一律用A4紙打印 3. 上交時間為畢業(yè)設(shè)計第三周周末。 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）課題的意義、國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(可加附頁) 課題研究的目的和意義：風(fēng)能是新能源的重要組成部分，今后的發(fā)展?jié)摿艽?，根?jù)有關(guān)研究表明，在未來10年我國風(fēng)電裝機(jī)容量是目前風(fēng)電裝機(jī)總量的10倍左右。如此規(guī)模的發(fā)展?jié)摿?，也使風(fēng)能行業(yè)成為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。十二五規(guī)劃對風(fēng)能行業(yè)的扶持力度之大是前所未有的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常安裝在荒郊、野外、海邊等環(huán)境較惡劣的地方，而齒輪箱又安裝在機(jī)組塔架上狹小的機(jī)艙內(nèi)，距地成幾十米之高，常年受極端溫差與酷暑嚴(yán)寒的影響，是引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障的主要因素之一。同事故障期常出現(xiàn)在發(fā)電高峰期。由于環(huán)境惡劣、交通不便等，隨之齒輪箱的維修成本大大提高，嚴(yán)重影響到風(fēng)唱的經(jīng)濟(jì)效益。所以，對于齒輪箱的可靠性和壽命是人們關(guān)注的焦點。與其他工業(yè)齒輪箱相比， 由于風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米高的狹小機(jī)艙內(nèi)，其自身的體積和重量對機(jī)艙、塔架、基礎(chǔ)、機(jī)組風(fēng)載、安裝維護(hù)費用等都有重要影響。因此，減小外形尺寸和減輕重量顯得尤為重要。同時，由于維修不便、維修成本高，通常要求齒輪箱的設(shè)計壽命為20 年，對可靠性的要求也極其苛刻。由于尺寸和重量與可靠性往往是一對不可調(diào)和的矛盾，因此風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計制造往往陷入兩難的境地?？傮w設(shè)計階段應(yīng)在滿足可靠性和工作壽命要求的前提下，以最小體積、最小重量為目標(biāo)進(jìn)行傳動系統(tǒng)設(shè)計方案的比較和優(yōu)化；結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以滿足傳遞功率和空間限制為前提，盡量考慮結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便等因素。由于葉尖線速度不能過高,因此隨著單機(jī)容量的增大,齒輪箱的額定輸入轉(zhuǎn)速逐漸降低,兆瓦以上級機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速一般不超過20r/min。另一方面,發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般為1500或1800r/min,因此大型風(fēng)電增速齒輪箱的速比一般在75～100左右。為了減小齒輪箱的體積,500kW以上的風(fēng)電增速箱通常采用功率分流的行星傳動;500kW～1000kW常見結(jié)構(gòu)有2級平行軸+1級行星和1級平行軸+2級行星傳動兩種形式;兆瓦級齒輪箱多采用2級平行軸+1級行星傳動的結(jié)構(gòu)。由于行星傳動結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,而且大型內(nèi)齒圈加工困難,成本較高,即采用2級行星傳動,也以NW傳動形式最為常見。目前,國際上生產(chǎn)風(fēng)電齒輪箱的公司主要有Renk、Flender、Hansen Transmission等,國外內(nèi)齒圈大多采用滲碳淬火磨齒的斜齒輪,以提高行星傳動的強(qiáng)度,減小該級的尺寸和重量。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 我國在結(jié)構(gòu)件的加工和裝配精度等方面從重要性認(rèn)識到裝備水平都與國外先進(jìn)水平有一定的差距。高品質(zhì)、高可靠性風(fēng)電齒輪箱的獲得，除了先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)和必要的制造裝備外，離不開制造過程每一個環(huán)節(jié)的嚴(yán)格質(zhì)量控制。 　　國外兆瓦級風(fēng)電齒輪箱是隨著風(fēng)電機(jī)組的開發(fā)而發(fā)展起來的，RENK FLENDER 等風(fēng)電齒輪箱制造公司采用將先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)與試驗測試相結(jié)合的方法，大大提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。我國的風(fēng)電齒輪箱行業(yè)自2007 開始進(jìn)入快速發(fā)展的軌道，以南京高速齒輪箱有限公司為代表的齒輪箱廠或是增強(qiáng)自身的研發(fā)能力，或是擴(kuò)大自身的產(chǎn)能。盡管如此，我國風(fēng)電齒輪箱仍是風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化中的薄弱環(huán)節(jié)。雖然多數(shù)廠家通過各種渠道與國外先進(jìn)的設(shè)計公司進(jìn)行合作，但在設(shè)計的水平，經(jīng)驗的積累和人才的儲備方面仍需不斷的努力。 　　在風(fēng)電齒輪箱設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面，由于風(fēng)電齒輪箱容量的發(fā)展，零部件的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)大功率化的要求， 大功率齒輪箱的最新經(jīng)驗對新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展起到了重要作用。備受關(guān)注的IEC61400－4已經(jīng)公布，從中國風(fēng)能協(xié)會主辦的講座上獲知，IEC61400 － 4 參考了新的標(biāo)準(zhǔn)，在有些被證明非常重要的章節(jié)增加了內(nèi)容， 相對于ISO81400-4，增加了不同傳動鏈形式的細(xì)節(jié)，考慮了更多的失效情況，在載荷計算的步驟上增加了更多信息，考慮了特殊運行狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計，使載荷情況能覆蓋所有運行條件。相對于GL Guideine，IEC61400-4 增加了背景信息，比GL要求的條件更嚴(yán)格?？梢灶A(yù)見，隨著相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的公布，風(fēng)電齒輪箱設(shè)計技術(shù)將隨之進(jìn)一步發(fā)展。 二、課題預(yù)期目標(biāo)及主要工作（設(shè)計思想、擬采用的方法及手段） 課題預(yù)期目標(biāo)及主要工作： 在風(fēng)力發(fā)電在我國迅猛發(fā)展的這幾十年里，隨著運行時間積累，發(fā)現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的液壓，監(jiān)控，機(jī)械傳動等幾大系統(tǒng)中，傳動系統(tǒng)中的齒輪箱的故障率最高，并且是更換維修最貴的部件之一。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)電齒輪箱的損壞在風(fēng)電機(jī)組運行出現(xiàn)的故障中占據(jù)了很大比重，有的風(fēng)力發(fā)電廠齒輪箱損壞率高達(dá)40~50%，與其他工業(yè)齒輪箱相比，風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米的狹小機(jī)艙內(nèi)，其維修不便，維修成本很高，要求有較高的可靠性和較長的壽命。因此，高可靠性風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計制造技術(shù)成為風(fēng)力機(jī)快速發(fā)展的主要與其他工業(yè)齒輪箱相比，風(fēng)電齒輪箱安裝在距地面幾十米甚至一百多米的狹小機(jī)艙內(nèi)，其維修不便，維修成本很高，要求有較高的可靠性和較長的壽命。因此，高可靠性風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計制造技術(shù)成為風(fēng)力機(jī)快速發(fā)展的主要瓶頸。本次設(shè)計課題為“1.5MW雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動系統(tǒng)設(shè)計”齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個重要的機(jī)械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。 擬采用的方法及手段 對齒輪箱進(jìn)行了分析、設(shè)計，并對其主要傳動零件進(jìn)行設(shè)計計算及強(qiáng)度校核。了解和掌握行星齒輪箱在實際使用過程中出現(xiàn)的問題，特別是受力比較比較嚴(yán)重的零件，比如軸、齒輪等，對其強(qiáng)度和剛度，壽命及穩(wěn)定性有比較高的要求。在理論分析、計算的基礎(chǔ)上，保證其危險零件的傳動要求，選擇最佳傳動方案，使所設(shè)計出來的齒輪箱結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，達(dá)到最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過設(shè)計出的齒輪箱后，提高葉輪的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)大功率發(fā)電的要求，從而能夠最大限度的利用風(fēng)能,最后運用AutoCAD軟件繪圖和Pro.e軟件進(jìn)行三維建模。 三、預(yù)計設(shè)計過程中可能遇到的問題以及解決的方法和措施 設(shè)計中可能遇到的問題： （1）資料搜集不夠齊全，對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不夠了解； （2） .參數(shù)設(shè)置的不準(zhǔn)確，在校核計算中出現(xiàn)錯誤； （3） 制圖軟件使用不熟練，所畫圖紙存在不足或不當(dāng)； （4） 系統(tǒng)控制方面的知識欠缺，控制部分的設(shè)計不夠詳細(xì)； （5） 設(shè)計說明書的編寫不合要求。 解決的方法和措施： （1） 購買相關(guān)材料，認(rèn)真學(xué)習(xí)；借閱盡可能多的圖書，學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)知識；熟悉風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)、塔筒和基礎(chǔ)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 （2） 理解傳動系統(tǒng)齒輪箱的工作原理，涉及到參數(shù)設(shè)置時參照已有設(shè)計或者請教指導(dǎo)老師。 （3） 熟悉Auto CAD的二維制圖技巧，以便完成各零件圖和裝配圖的繪制；抓緊學(xué)習(xí)三維實體繪圖軟件，爭取做出實體圖。 （4） 盡可能掌握某一自動系統(tǒng)控制方法，完成系統(tǒng)控制中的軟件部分。 （5） 在編寫設(shè)計說明書時，嚴(yán)格按照相關(guān)格式要求編輯。認(rèn)真總結(jié)分析設(shè)計過程中所做的筆記，核實參數(shù)，運用專業(yè)術(shù)語，規(guī)范詳實地編寫設(shè)計說明書。 四、進(jìn)度安排 時　間 (按院進(jìn)程周數(shù)) 設(shè) 計 內(nèi) 容 第一、二周 下達(dá)設(shè)計任務(wù)，學(xué)生查閱、整理相關(guān)資料，完成開題報告。完成專業(yè)外語翻譯工作 第三周 根據(jù)設(shè)計要求擬定設(shè)計原則和設(shè)計大綱 第四、五周 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能分析、計算與校核 第六、七周 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計、對標(biāo)準(zhǔn)元器件的選型；部件結(jié)構(gòu)及裝配圖CAD繪制 第八、九、十周 學(xué)習(xí)三維軟件，繪制部件3D視圖 第十一周 針對定制大綱，有針對組織和整理材料，完成機(jī)組設(shè)計，修改及審查論文，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計答辯 五、參考文獻(xiàn) 【1】 能源研究會.能源領(lǐng)域，科技發(fā)展“十五規(guī)劃”和2015年研究前景，1999. 【2】 姚興佳，宋俊，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009 【3】 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱設(shè)計制造技術(shù)的發(fā)展與展望_劉忠明 【4】 風(fēng)力渦輪機(jī)--第4部分：風(fēng)力渦輪機(jī)變速箱的設(shè)計要求. 【5】 專業(yè)的機(jī)械傳動零部件設(shè)計、優(yōu)化、分析及系統(tǒng)的仿真軟件. 六、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日