主传动系统及其支撑件的设计与选型标红版 关于风电的

主传动系统及其支撑件的设计与选型(1.5MW)指导老师：马铁强小组成员时间规划已知条件设计内容参考文献致谢答辩内容概述

Clicktoaddtitleinhere3小组成员赵江1孟章成2宋文慧3张旭旭4赵江

主要负责设计计算及选型，全组的灵魂人物，同时肩负着协调统筹的重任孟章成

主要负责装配图的绘制以及对设计计算的校验，细致，认真宋文慧

主要负责零件图的绘制和设计计算校验，做事认真负责张旭旭

主要负责设计计算及选型校验，基础知识扎实，能够融会贯通时间规划12346月15日至6月16日，根据课题上网查阅相关文献资料6月17日至6月20日，进行选型计算6月21日至6月26日，校验数据并绘制草图，修改草图6月27日至6月28日，正式绘制零件图及装配图已知条件

风电机组安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6m/s，当地历史最大风速为40m/s，用户希望安装1.5MW风电机组。空气密度设定为1.225kg/m3。

采用三点支撑型主传动链，这种布局形式的有点事可以是主轴前后支撑间的结构紧凑，并且可使载荷传递到机舱地盘的距离更短些，此外，还可以实现前轴承和齿轮箱的预装配，因而能有效提高机舱部件的安装效率主传动系统的布局形式

1、发电机选择山西永济新时速电机电器有限责任公司1.5MW空空冷却双馈风力发电机电机型号YJ89A效率96.5％中心高500mm重量6600kg额定功率1560kW绕组温升≤105K极数4定子绕组三角形额定电压690V转子绕组星形额定电流1088A冷却方式空空冷却额定转速1800转/分结构形式IMB3功率因数从cos=0.9电感型到cos=0.9电容型温度环境-30℃至+40℃频率50Hz防护等级IP54相数3相工作制S1（连续）电机主要参数2、主轴的选择主轴材料：42CrNiMo6最大剪切应力Fs=30MPa风轮额定转速V=21.1r/min（由设计轮毂小组给出）角速度：WL==rad/s=1.8rad/s

WH==rad/s=188.4rad/s功率：PH==W=1546391.7

WPL==W=1610824.7W转矩：MH==NM=8208NMML==NM=894902.6NM最小直径：DH=2=2m=0.11mDL=2=2m=0.53m考虑到安全系数，即安全直径：DH=(1.05—1.1)DH=(115.5----121.0)mmDL=(1.05—1.1)DL=(556.5-----583.0)mm低速轴与齿轮箱输入相连，齿轮箱联轴器的直径应选520mm（考虑到装配时误差）。3、齿轮箱的选择经过设计计算及校验，得出选择齿轮箱的相关数据如下：T输入=728.88kNmT输出=8.208kNm传动比i=1800/21.1=85.3综合以上计算最终选择南高齿FD1100型齿轮箱其效率约96%输入端直径d=520mm4、主轴承的选择综上，根据风电机组机械设计标准及学设计需求，外形尺寸、配合公差，基本负荷、极限转速等条件选取类型：双列圆柱滚子轴承型号：瑞典SKF公司的NU29/630主要参数如下：外形尺寸(mm)内径d=630宽度B=290外径d=920rsmin=7.5r2smin=7.5基本负荷（kN）动载荷：6960静载荷：15800极限转速（r/min）脂润滑：450油润滑：560重量（kg）640支撑轴尺寸（mm）690主轴承额定寿命计算根据下述公即可算得主轴承的寿命5、主轴承座的设计

轴承的材料为铸钢，约束力，载荷（重力，转动力矩），轴向径向力均满足要求。轴承座的内径应该是轴承的外径920mm，厚度为40mm，即外径为920+80=1000。厚度主要考虑螺栓孔的个数大小，最后宽度为1000+300+300=1600mm。每一侧有6个M30的螺栓孔。长度为50mm。横向宽度为450mm。6、低速轴联轴器的选择根据内径，所受应力情况，额定载荷等来进行选择。最终选定胀套联轴器（Z7B）.基本参数如下：内径d=520mm宽度L：220mm外径D=615mm内六角螺钉：d1=M22N=30额定负载：轴向力Ft=5330KN转矩Mt=1390KNM联轴器与轴结合面的压力：Pt=174N/mm2联轴器与轮毂结合面的压力：Pt=121N/mm2螺钉的拧紧：930MA（NM）重量：126Kg7、高速轴联轴器

高速轴联轴器为膜片联轴器，联轴器参数：规定扭矩：8300NM,最大扭矩：29050NM，交变扭矩：3750NM，设定打滑扭矩20800NM,径向刚度4.76N/mm轴向刚度137.9N/mm，每组膜片扭向刚度：3400Nm/rad电绝缘等级≥10M0hm1000V直流8、高速轴制动器1、开始制动时，风轮转速n=17.3X1.1=23.2(1.1为风轮从额定上升倍数)2、通过相关给定资料，机组轮毂中心最大载荷Mm=3141.6KNM.低速轴设计制动力矩：ML=Mmx1.05=3298.68KNM.(1.05为安全裕度)。高速轴设计制动力矩：MH=MLx21.1/1880x0.98=37.89KNM开始制动时制动盘转速：n=23.2x21.1/1880=1979r/minWH=2πn/60=207.24rad/min制动盘最大允许半径：r=90/207.24m=0.43m（90为制动盘轮缘转速）直径：D=2r=2x0.43=0.86m3、摩擦片选择：制动开始时消耗功率最大：Pmax=MHxwH=37.89x207.24=7852.32kw摩擦片总面积：S=PMAX/Q=7852.32/11600m2=0.67m2.相当于4个0.29x0.29摩擦片制动盘，面积为0.673m2。9、从联轴器到轴承间主轴长度的设计

主要设计依据：大端有轴承的内径决定，小端有长进联轴器内径决定520mm。二者均固定。考虑到风力发电机组设计和布置原则，考虑结构紧凑，布局合理，适于操作，检修并根据合理的重心位置。最终选定设计长度为1200mm，不仅满足所需的传动需求，载荷要求，强度刚度，并且在一定程度上节省成本。10、法兰盘与轴承座间距确定

为了方便安装轴承座长度为50mm的螺栓，及法兰盘与主轴的铸造工艺，确定法兰到轴承间距为110mm。11、螺栓孔数量的确定，法兰盘的选型1）螺栓孔数量的确定选择M36的螺栓，强度等级为8.8GPa，材料为合金钢（安全系数为2.5），能保证拉应力为600MPa，剪应力0.7x600=420MPa。M36的螺栓小径为31.68mm，故剪切应力T=40x3.14x31.68/4=33764.725吨螺栓孔数量的确定主要考虑两方面的因素：（1）每个螺栓孔所承受的最大剪切应力（2）旋转时，法兰盘上半部分螺栓所承受的抗拉应力即m=1d0=1224mmp=420MPaM36螺栓受力面积：817mm2解得FS=343.14KN机组轮毂中心最大载荷Mm=3141.6KNM.对应的力的大小为F=5133KN2)法兰盘直径的确定法兰盘直径主要考虑在法兰盘上的螺栓能承受的足够的扭矩，并且根据实习查阅资料确定法兰盘的直径为1300mm。3)其他参数确定螺栓孔距=61.6mm法兰厚度=90mm螺栓孔数F/FS=15最终确定螺栓孔n=15x2.5≈40个（2.5为合金钢安全系数）12、越程槽位置确定

制作越程槽的目的：减少应力集中直径大