近幾年，我國風(fēng)電行業(yè)得到快速發(fā)展，按照相關(guān)規(guī)劃，到2010年我國風(fēng)電裝機容量達(dá)400萬kW,2020年達(dá)2000萬kW,在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)建成若干個百萬千瓦級風(fēng)電基地。

    目前從76萬kW到400萬kW僅風(fēng)電齒輪箱的產(chǎn)值約為25億，從400萬kW到2000萬kW風(fēng)電齒輪箱的產(chǎn)值約為140億。

    1.風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)特點

    風(fēng)電齒輪箱在技術(shù)上有如下一些特點：

    （1）服役條件嚴(yán)酷由于機組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處，受無規(guī)律的變向、變負(fù)荷的風(fēng)力作用及強陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，加之所處自然環(huán)境交通不便，齒輪箱在狹小的機艙不可能像在地面那樣具有牢固的機座基礎(chǔ)，整個傳動系的動力匹配和扭轉(zhuǎn)振動的因素總是集中反映在某個薄弱環(huán)節(jié)上。大量的實踐證明，這個環(huán)節(jié)常是機組中的齒輪箱。

    （2）功率大主流風(fēng)電機組已達(dá)到兆瓦級，丹麥的主流風(fēng)機為2.0～3.0MW,美國主流風(fēng)機為1.5MW,在2004年的漢諾威工博會上4.5MW的風(fēng)電機組也已面世。

    （3）速差大風(fēng)力發(fā)電機組中的齒輪箱，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，并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的輸入轉(zhuǎn)速很低，約20r/min,遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機轉(zhuǎn)子所要求的1500～1800r/min的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪多級增速傳動來實現(xiàn)。

    （4）精度高齒輪箱內(nèi)用作主傳動的齒輪精度，外齒輪不低于5級（GB/T10095），內(nèi)齒輪不低于6級。齒部的最終加工是采用磨齒工藝，尤其內(nèi)齒輪磨齒難度甚高。

    （5）使用壽命要求長由于自然環(huán)境條件惡劣，交通又不方便，齒輪箱在數(shù)十米高塔頂部的狹小空間內(nèi)，安裝和維修相當(dāng)困難，所以要求使用壽命最少20年。

    （6）可靠性要求高與使用壽命都提出了比一般機械高得多的要求。對構(gòu)件材料，除了常規(guī)狀態(tài)下力學(xué)性能外，還應(yīng)該具有低溫狀態(tài)下抗冷脆性等特性：對齒輪箱，工作要平穩(wěn)，防止振動和沖擊等。設(shè)計中要根據(jù)載荷譜進(jìn)行疲勞分析，對齒輪箱整機及其零件的設(shè)計極限狀態(tài)和使用極限狀態(tài)進(jìn)行動力學(xué)分析、極限強度分析、疲勞分析，以及穩(wěn)定性和變形極限分析。

    2.熱處理生產(chǎn)中的主要技術(shù)難度

    由于風(fēng)電齒輪的服役條件苛刻，技術(shù)要求高，在美國ANSI/AGMA/AWEA6006-A03《風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱設(shè)計規(guī)范》的52項質(zhì)量控制項目中，材料熱處理就占20項。

    強調(diào)材料熱處理的重要性就是要保證齒輪的疲勞強度和加工精度。一方面，由于風(fēng)力發(fā)電機所受風(fēng)載頻繁變化，而且?guī)_擊，所以齒輪表面常產(chǎn)生微動點蝕而早期失效，這種失效與接觸精度和硬化表層物理冶金因素有關(guān)。另一方面，由于齒輪箱變速比大，所以采用平行傳動+行星傳動方式，而在行星齒輪中，為了提高齒輪強度、傳動平穩(wěn)性及可靠性，同時減小尺寸和重量，內(nèi)齒圈也要求采用滲碳淬火磨齒工藝。