齿轮箱各级行星之间的扭矩变化
风电机组齿轮箱常见故障及防护措施
第30卷 第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10风电机组齿轮箱常见故障及防护措施郭阿童（国电电力湖南新能源开发有限公司，长沙 410000）摘 要：齿轮箱是风电机组中的重要部件，由于风电场环境影响，加上运行维护不当，导致齿轮箱故障发生率比较高，影响机组的安全运行。
为了降低齿轮箱故障发生率，在总结几种常见故障的基础上，提出相应的防护措施。
通过加强对齿轮箱的日常运行维护，应用监测技术监控齿轮箱重要设备部件的运行状态，并建立齿轮箱管理档案，实现对齿轮箱运行的全过程管理，能大大降低其故障发生率。
因此，风电机组齿轮箱运行维护要遵循预防为主、防治结合的原则，科学制定防护措施，提高运行管理水平，降低故障发生率及维护成本，提高风电场经济效益。
关键词：风电机组；齿轮箱；常见故障中图分类号：TM614 文献标志码：AWind Turbine Gearbox Common Faults and Protection MeasuresGuo A tong（Hunan New Energy Development Co., Ltd., Changsha, 410000,China ）Abstract：Gearbox is an important component of wind turbine. Due to the influence of wind farm environment and improperoperation and maintenance, the gearbox fault rate is high, affecting the safe operation of the unit. In order to reduce the occurrence rate of gearbox fault, on the basis of summing up several common faults, the corresponding protective measures are put forward. Through strengthening the daily operation and maintenance of the gearbox, monitoring technology is applied to monitor the run-ning status of the important equipment parts of the gearbox, and the management files of the gearbox are established to realize the whole process management of the gearbox operation, can greatly reduce its failure rate. Therefore, the operation and maintenance of wind turbine gearbox should follow the principle of prevention-oriented and combination of prevention and control, formulate protective measures scientifically, improve the level of operation and management, and reduce the failure rate and maintenance cost, improve the economic benefits of wind farms.Key words：wind turbine ；gear box ；common faults收稿日期：2023-06-29作者简介：郭阿童（1993-），男，湖南监利市人，本科，助理工程师，研究方向：风力发电。
行星齿轮减速机 扭矩分配
行星齿轮减速机扭矩分配
行星齿轮减速机是一种常见的传动装置，它通过行星齿轮的组
合来实现减速和扭矩分配。
在行星齿轮减速机中，扭矩分配是指在
输入扭矩作用下，如何在各个齿轮间分配扭矩的过程。
首先，行星齿轮减速机的扭矩分配是由其内部结构决定的。
通
常情况下，行星齿轮减速机由太阳轮、行星轮和内齿轮组成。
当输
入扭矩作用在太阳轮上时，通过行星轮和内齿轮的配合，扭矩会被
分配到各个齿轮上，实现减速效果。
其中，行星轮承担了主要的扭
矩传递作用，而内齿轮则起到固定作用。
其次，行星齿轮减速机的扭矩分配还受到齿轮的设计参数和工
作状态的影响。
例如，行星轮的齿数、模数、压力角等设计参数会
直接影响扭矩的传递和分配。
同时，行星齿轮减速机在工作时受到
的载荷、转速等工况因素也会对扭矩分配产生影响。
此外，行星齿轮减速机的扭矩分配还需要考虑其在实际工程应
用中的要求。
例如，在某些应用场合下，需要实现不同输出轴的扭
矩分配，以满足不同部位的工作要求。
因此，针对不同的工程需求，需要对行星齿轮减速机的扭矩分配进行合理设计和调整。
综上所述，行星齿轮减速机的扭矩分配是由其内部结构、设计参数、工作状态和工程应用需求等多方面因素综合影响的结果。
只有在综合考虑这些因素的基础上，才能实现行星齿轮减速机的有效扭矩分配，从而保证其正常、稳定和高效的工作。
行星齿轮变速器
3、组成
行星齿轮机构和换挡执行元件
4、行星齿轮机构特点
这种行星齿轮总是处于常啮合状态，可 使换档迅速、平稳、准确而不会产生齿轮 碰撞或不完全啮合的现象。
行星齿轮变速器
二、行星齿轮机构
1、结构
单排行星齿轮机构由 一个太阳轮(中心轮)、 一个行星架、一个齿圈 和几个行星齿轮组成。
1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星齿轮
在现代汽车行星齿轮变速器中，广泛地 采用了辛普森式（Simpson）双排行星齿轮 机构和拉威娜（Ravigneaux）式复合行星 齿轮机构。
行星齿轮变速器
新课小结 1、行星轮机构的组成
2、行星轮机构的工作情况
行星齿轮变速器
作业
行星齿轮机构的工作情况表
状态 档位 固定部件 输入部件 输出部件 旋转方向
n2—齿圈转速； n3—行星架转速； α—齿圈与太阳轮的齿数比。
行星齿轮变速器
3、单排行星齿轮机构的传动原理
行星齿轮机构工作时将太阳轮、齿圈 和行星架这三者中的任一元件作为主动 件，使它与输入轴联结，将另一元件作 为被动件与输出轴联结，再将第三个元 件加以约束制动。这样整个行星齿轮机 构即以一定的传动比传递动力。
行星齿轮变速器
1）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动
太阳轮带动行 星齿轮沿静止的齿 圈旋转，从而带动 行星架以较慢的速 度与太阳轮同向旋 转，传动比为：
i13=1 +α
为前进降速挡， 减速相对较大。
行星齿轮变速器
2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动
传动比为 ：
i31=1/(1 +α)
为前进超速挡， 增速相对较大。
行星齿轮变速器
3 ）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动
行星齿轮承载扭矩计算公式
行星齿轮承载扭矩计算公式引言。
行星齿轮是一种常见的传动装置，它由太阳轮、行星轮和内齿轮组成，通过它们的相互啮合来实现传递扭矩和变速的功能。
在工程设计和计算中，了解行星齿轮的承载扭矩是非常重要的，因为它直接影响到行星齿轮的使用寿命和安全性。
本文将介绍行星齿轮承载扭矩的计算公式及其应用。
行星齿轮的基本结构。
行星齿轮由太阳轮、行星轮和内齿轮组成。
太阳轮位于中心，行星轮围绕太阳轮旋转，并与内齿轮啮合。
当太阳轮或内齿轮作为输入轴时，行星轮将旋转并传递扭矩。
行星齿轮的结构紧凑，传动比大，因此在工程中得到广泛应用。
行星齿轮的扭矩传递原理。
行星齿轮的扭矩传递原理可以通过以下公式表示：T = (Pd × Zd) / (2 ×π×η)。
其中，T为扭矩，Pd为啮合压力，Zd为齿轮齿数，π为圆周率，η为效率。
这个公式表明，扭矩的大小取决于啮合压力、齿轮齿数和效率。
行星齿轮扭矩计算公式。
行星齿轮的扭矩计算公式可以通过以下步骤得到：1. 计算太阳轮的扭矩，Ts = T × (Zd / Zs)。
其中，Ts为太阳轮的扭矩，T为总扭矩，Zd为内齿轮齿数，Zs为太阳轮齿数。
2. 计算行星轮的扭矩，Tp = T × (Zd / Zp)。
其中，Tp为行星轮的扭矩，T为总扭矩，Zd为内齿轮齿数，Zp为行星轮齿数。
3. 计算内齿轮的扭矩，Td = T。
内齿轮的扭矩等于总扭矩。
行星齿轮扭矩计算实例。
以一个具体的行星齿轮为例，假设太阳轮齿数Zs为20，行星轮齿数Zp为30，内齿轮齿数Zd为50，总扭矩T为100N·m。
根据上述计算公式，可以得到太阳轮、行星轮和内齿轮的扭矩分别为：Ts = 100 × (50 / 20) = 250N·m。
Tp = 100 × (50 / 30) = 166.67N·m。
Td = 100N·m。
行星齿轮扭矩计算公式的应用。
行星排扭矩关系-概述说明以及解释
行星排扭矩关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对行星排扭矩关系进行简要介绍，并引发读者的兴趣。
可以按照以下方式撰写概述：引言行星排扭矩关系作为一种重要的传动机构，被广泛应用于工业和机械设计领域。
它不仅能够提供高扭矩输出和紧凑的结构设计，还具有传动效率高、可靠性强等优点。
在实际应用中，行星排扭矩关系被广泛应用于汽车、摩托车和各种工业设备中。
因此，深入了解行星排扭矩关系的原理和计算方法，对于提高传动系统的效率和可靠性具有重要意义。
本文旨在介绍行星排扭矩关系的定义、计算方法以及行星排扭矩与传动效率之间的关系。
首先，我们将对行星排扭矩关系进行定义，解释其在传动系统中的作用和优势。
其次，我们将介绍行星排扭矩的计算方法，包括基本原理和相关公式。
最后，我们将讨论行星排扭矩与传动效率之间的关系，并探讨其对传动系统性能的影响。
通过深入分析行星排扭矩关系的相关理论和实践，本文的研究成果将有助于传动系统的优化设计和改进。
我们希望本文能够为研究者和工程师提供有关行星排扭矩关系的全面理解，为传动系统的发展和应用提供有益的参考和指导。
在接下来的章节中，我们将分别介绍行星排扭矩的定义、计算方法以及与传动效率的关系。
最后，我们将总结行星排扭矩关系的主要观点，并展望未来研究的方向和应用前景。
让我们开始探索行星排扭矩关系的奥秘吧！1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构：本文分为引言、正文和结论三个部分。
下面将对每个部分的内容进行详细介绍。
引言：引言部分主要对本文要解决的问题进行概述，同时介绍文章的结构和目的。
概述：在工程和机械领域中，行星排扭矩是一个重要的参数。
行星排扭矩描述了行星齿轮传动系统中行星齿轮与其他齿轮的扭转关系。
了解行星排扭矩的计算方法及其与传动效率的关系对于优化齿轮传动系统的设计具有重要意义。
文章结构：本文主要分为三个部分。
首先，我们将介绍行星排扭矩的定义，包括它的基本概念和计算方法。
拉维奈尔赫行星齿轮变速器
C1
1档
2档
●
倒档
B1 B2 ●
●
三档拉维奈尔赫行星 齿轮变速器
三档拉维奈尔赫行星齿轮变速器 将公共内齿圈作为输出轴，公共行星齿 轮架通过2号制动器锁定，输入轴可以通 过1，2号制动器换联到后，前排太阳齿 轮上，1号制动器可将前排太阳齿轮锁定。
表3三档拉维奈尔赫行星齿 轮变速器元件组合
前排
元 内齿圈 件 太阳齿轮 及 组 合 行星齿轮架
圈为输出轴。
倒档
2号离合器结合，2号制动器工作时，变速器为倒档。此
时输入轴通过2号离合器与前排太阳齿轮连接，公共行星齿轮架被
2号制动器锁定，公共内齿圈为输出轴。只有前排行星齿轮组工作。
表4 各档位时离合器和制动 器的工作情况
C1
C2
B1
B2
1档
●
●
2档
●
●
3档
●
●
倒档
●
●
实际三档拉维奈尔赫行星 齿轮变速器
倒档结构图
倒档结构图
倒档时，离合器C2接合， 制动器B2动作，输入轴通 过离合器C2与前面太阳齿 轮相连，公共行星齿轮架 被制动器B2锁定，公共内 齿圈为输出轴，此时只有 前排行星齿轮机构工作。
倒档动力传递图
倒档时，离合器C2接合，制动器B2动作，输入轴通过离合器 C2与前面太阳齿轮相连，公共行星齿轮架被制动器B2锁定，
齿圈和输出轴。此时传动比为1，因此3档是直接档。
倒档结构图
C2接合，使输入轴 同前排太阳齿轮连 接，同时B2产生制 动，将公共行星齿 轮架锁定。发动机 动力经输入轴传给 前排太阳齿轮，使 前排太阳齿轮朝瞬 时针转动，并带动 长行星齿轮朝逆时 针转动，由于公共 行星齿轮架锁定不 动，长行星齿轮只 能做自转，从而带 动公共内齿圈和输 出轴朝逆时针转动。 在倒档时，该行星 齿轮变速器也能实
星型齿轮箱启动扭矩分析与计算
功率 由原动机提供 ，经过试验件传递至负载，故而能量
损 失较 大 。 为 了避 免 开 放 功 率 流 试 验 台 能 耗较 大 的缺 点 ，对 于 传递 功率 较 大的星 型齿 轮箱 ，通 常使 用封 闭功
率流 试验 台进 行试 验 。按照 其加 载方 式 的不 同 ，又 可分
为 电加 载功 率 封 闭试验 台 】 、机 械 加载 功 率封 闭试 验 台
而导致压气机级数增多，重量大且效率低 。为解 决上
述 问题 ，可 在 由低 压 压 气机 及 低 压 涡 轮 组 成 的 低 压转
１ ５ ％，但在试验过程中经常会出现 由于 电机启动扭矩过
小 而使整 个封 闭系 统无 法启 动 的情 况 。为避 免 临时加 装 盘 车所 带来 的不便 ，在 进行 试验 台设 计时就 需 要 对封 闭
及液压加载功率封闭试验 台 三种类型。对于齿轮传动
涡 扇发 动机 星 型风扇 驱动 齿轮 箱 ， 由于其传 递功 率大 ，
输 入转 速高 ，故 通常 采用 液压 加载 功率封 闭试 验 台进 行
图 １ 星 型 齿轮 箱 试验 件 结构 图
收稿 日期：２ ０ １ ５ －０ ４ － ０ ３ 作者简介：冯金 （ １ ９ ８ ５一 ），男，陕西人 ，工程师，博士，主要从事大涵道比涡扇发动机传动系统设计 。 ［ １ １ ４ １ 第３ ７ 卷 第８ 期 ２ ０ １ ５ － ０ ８ （ 上）
型齿 轮箱试 验件 启动扭 矩 的影响 。
１ 星型齿轮箱试验件结构
五 路分 流人 字齿星 型风 扇驱 动齿 轮箱 试验 件主 要 由
太 阳轮 、行 星轮 、外齿 圈 、轴承 、行 星架 及传 扭支 架等
根据风扇与低压轴之间传动 比要求的不同，风扇驱
风电机组齿轮箱磨损案例分析
风电机组齿轮箱磨损案例分析风电机组齿轮箱作为传动机构，对风力发电起着极其重要的作用。
通过油液监测技术可以监控风电机组齿轮箱的润滑状态和磨损状态，之后通过内窥镜检查验证该齿轮箱的磨损程度。
油液监测技术通过对风电机组设备摩擦副的润滑状态和磨损状态进行定期跟踪监控，可以有效地评判在用润滑油的性能状况和预防设备磨损故障隐患[1]。
工业内窥镜检查是预警式维护，对维修时间的推断是非常有效的，将其和油液监测相结合更直观了解设备内部磨损情况，为设备维修提供决策支持。
1风电机组齿轮箱结构及工作原理1.1结构组成一般的双馈型风电机组齿轮箱采用一级行星二级平行结构，主体结构包括法兰，中箱体，后箱体和输出齿轮；变速机构包括第1～4级齿轮、行星轮和太阳轮。
1.2工作原理风轮叶片在风的作用下带动主轴转动，扭转的主轴（低速轴）传递风轮扭矩到齿轮箱的一级行星齿轮，一级行星齿轮通过二级平行轴齿轮传递扭转，使低转速大扭矩载荷转化为高转速低扭矩载荷，便于发电机的吸收；最后电机轴（高速轴）上的扭矩通过切割电磁形成电能，完成风能→机械能→电能的转化[2]。
2油液监测诊断标准风电机组齿轮箱起增速作用，运行时载荷多变，易发生故障，通过油液监测技术监控机组齿轮箱磨损状态；油液监测分析诊断结论一般分为3个等级，分别为正常、注意和报警。
（1）“正常”是指在用润滑油各项指标均在标准规定的正常值范围内，可以满足设备润滑要求，且设备润滑、磨损状态均良好。
（2）“注意”是指在用润滑油一项或多项指标超出正常值范围、油品不能完全满足设备润滑要求，设备润滑、磨损状态可能存在故障隐患，宜引起现场关注，并要求现场在必要时采取取样复检、加强巡视等措施。
（3）“报警”是指在用润滑油一项或多项指标经连续多次检测值均在标准规定的报警值范围内，油品劣化明显，已无法满足设备润滑要求。
设备运行存在故障隐患，需采取更换润滑油、部件检修等维护措施。
为避免取样不规范等干扰因素影响判别结论的准确性，对于首次检测到“报警”值的样品，一般应至少取样复检一次再进行确认（排除取样环节可能的干扰因素），报告给出复检结论后应在一个月内完成取样复检。
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齿轮箱是一种机械传动装置，常用于各种工业设备和机械设备中。
其
主要功能是将电动机的旋转运动通过齿轮传动转换成所需的转矩和转速，从而驱动机械设备的运行。
而在齿轮箱中，行星齿轮传动机构是
一种常见的结构形式，它由太阳轮、行星轮、内齿轮和行星架等部件
组成。
其独特的结构使得其中各级行星之间的扭矩变化十分复杂，本
文将就此进行深入探讨。
一、行星齿轮传动原理
行星齿轮传动是由一对或多对行星组成的齿轮传动机构。
太阳轮一般
用电机的输出轴来驱动，内齿轮则用来输出所需的扭矩和转速。
行星
架上的行星轮由行星架内部的固定轴带动，从而实现了太阳轮到内齿
轮的传动。
在行星齿轮传动中，行星架的运动会导致行星轮和太阳轮
的相对运动，从而使得齿轮之间的传动比例发生变化。
二、行星齿轮传动的扭矩传递过程
1、太阳轮到行星轮的扭矩传递
在行星齿轮传动中，太阳轮和行星轮之间的扭矩传递是相对简单的。
由于太阳轮是由电机直接驱动的，因此其扭矩基本上不会发生太大的
变化。
而行星轮在行星齿轮传动中的扭矩变化主要受到行星架的影响，而行星架的位置变化会导致行星轮扭矩的变化。
2、行星轮到内齿轮的扭矩传递
行星轮到内齿轮的扭矩传递是行星齿轮传动中的关键环节。
在这一过
程中，行星架的运动将会直接影响到内齿轮的扭矩大小。
一般情况下，行星架的运动会使内齿轮的扭矩发生变化，而且这种变化会随着行星
架位置的改变而改变。
行星齿轮传动中行星架的设计和制造十分重要，它直接影响着内齿轮的扭矩传递效果。
三、行星齿轮传动中的扭矩传递特点
1、扭矩平稳传递的特点
由于行星齿轮传动中行星齿轮的运动是相对均衡的，因此其扭矩传递
也相对平稳。
太阳轮和行星轮之间的扭矩传递基本上不会受到太大的
影响，而内齿轮的扭矩传递受到行星架位置的变化影响较大。
在实际
的工业生产中，行星齿轮传动常被用于需要稳定扭矩传递的场合。
2、扭矩变化规律的特点
行星齿轮传动中，行星架位置的变化将直接影响内齿轮的扭矩传递效果。
齿轮箱内部的结构和材质对于扭矩的传递会有很大影响。
一般来说，优质的齿轮箱会采用高强度的材质来保证行星架的运动平稳，从
而保证内齿轮扭矩的稳定传递。
3、扭矩传递效率的特点
行星齿轮传动中内齿轮的扭矩传递效率是十分重要的一个参数。
一般而言，扭矩传递效率是由行星架的设计和制造工艺、内齿轮的材质和加工精度等因素共同决定的。
优质的行星齿轮传动在设计和制造上会更加注重这些因素，以保证其扭矩传递效率的稳定和高效。
四、行星齿轮传动中扭矩的调节与控制
1、行星架位置的控制
行星齿轮传动中扭矩的调节和控制首先需要对行星架的位置进行精确控制。
目前，常见的做法是通过电机控制系统来精确控制行星架的位置，从而实现对内齿轮扭矩的精确调节。
这种方式不仅可以实现扭矩的精确控制，而且可以实现自动化操作，提高了生产效率。
2、内齿轮的制造和安装
除了行星架的位置控制外，内齿轮的制造和安装也对扭矩的调节和控制有很大的影响。
优质的内齿轮应该具有高强度、高精度、低噪音等特点，以保证扭矩的传递稳定和高效。
而在安装过程中，应该采取严
格的工艺要求和精确的安装步骤，以保证内齿轮的扭矩传递效果。
3、行星齿轮传动系统的监测和调试
为了保证行星齿轮传动系统的正常运行和工作效率，通常需要对其进
行监测和调试。
通过各种传感器和监测设备来监测行星齿轮传动系统
的运行参数，比如行星架位置、内齿轮转速、扭矩传递效率等。
通过
及时地对其进行调试和维护，可以保证其扭矩传递效果的稳定和高效。
五、行星齿轮传动的发展趋势
1、智能化和自动化
随着智能化和自动化技术的发展，行星齿轮传动也在不断地向智能化
和自动化方向发展。
通过对电机控制系统、监测设备、传感器等的应用，可以实现对行星齿轮传动系统的智能控制和自动调节，提高了其
工作效率和生产效率。
2、新材料和新工艺
随着新材料和新工艺的不断应用，行星齿轮传动系统也在不断地向高
强度、高精度、低噪音的方向发展。
新材料和新工艺的应用可以提高
行星齿轮传动系统的扭矩传递效率和稳定性，从而满足不同工业领域
对于高效低噪音传动设备的需求。
3、绿色环保和节能减排
在新时代的背景下，行星齿轮传动系统的发展也越来越注重绿色环保
和节能减排。
通过对电机的优化设计、齿轮箱的精密制造和保养维护
等措施，可以实现对行星齿轮传动系统的节能减排，从而为工业生产
和环保节能做出贡献。
六、结语
行星齿轮传动系统作为一种重要的齿轮传动装置，在各种机械设备和
工业设备中都有着广泛的应用。
了解其内部各级行星之间的扭矩变化
规律对于工程师和技术人员来说是非常重要的，只有了解了这些规律，才能够更好地设计和制造行星齿轮传动系统，提高其扭矩传递效率和
稳定性，满足不同工业领域对于高效低噪音传动设备的需求。
希望通
过本文的介绍，可以对读者们有所帮助，也希望行星齿轮传动系统在
未来能够不断发展和完善，为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。