風力發電機組齒輪箱和風輪軸要承受無規律的變向變載荷的風力作用以及強陣風的沖擊，常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響。為了增加機組的制動能力，還要在齒輪箱的輸入端或輸出端或上設置剎車裝置，配合空氣動力制動對機組傳動系統進行聯合制動，其工作狀態十分惡劣。而且機組多數安裝在高山、荒野、海灘、海島等風口處，所處環境交通不便。齒輪箱安裝在塔頂的狹小空間內，一旦出現故障，修復非常困難，故對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機械高得多的要求。大量的實踐表明，在風力發電機組的傳動鏈中齒輪箱是最薄弱的環節，加強對齒輪箱的研究，重視對其進行維護保養的工作顯得尤為重要。由于并網型風力發電機組起停較為頻繁，葉輪本身轉動慣量又很大，風力發電機組的風輪轉速一般都設計在幾十轉/分。機組容量越大，葉輪直徑越長，轉速相對就越低，為滿足發電機的轉速工作條件，在風輪和發電機之間就需要配置齒輪箱增速。由于受到機艙尺寸的限制，風力發電機組的機械傳動系統一般都沿機艙軸線布置，齒輪箱采用結構緊湊的行星齒輪箱。隨著大型風力發電機組采用的齒輪箱傳遞扭矩增大，結構更加緊湊、復雜，對風力發電機組設計和制造的要求不斷提高。

　　盡管風力發電機組有很多國際和國家標準，但都是風力發電機的性能、質量標準。目前各制造商風力發電機組的結構設計各不相同，因此對風力發電機結構的標準化會有一定的妨礙，并影響到相關技術的進一步提高。由于風輪軸和齒輪箱在結構上是相互影響的，而傳動鏈的不同方案直接決定了齒輪箱和風輪軸的結構。風輪軸與齒輪箱軸是直接連接的部件，受力和工作狀態基本相同，使用的材料和加工工藝也基本相同，所以把它們放在一起進行講解。

　　二、齒輪箱和風輪軸的技術要求

　　齒輪箱和風輪軸作為傳遞動力的部件，在運行期間同時承受動、靜載荷。其動載荷部分取決于風輪、發電機的特性和傳動軸、聯軸器的質量、剛度、阻尼值以及發電機的外部工作條件。在如此復雜工況下工作的齒輪箱和風輪軸，在方案設計之初就必須進行可靠性分析而設計完成后還要再次進行詳細的可靠性分析計算，其中包括精心選取可靠性好的結構和對重要的零部件以及整機進行可靠性估算。

　　設計必須保證在滿足可靠性和預期壽命的前提下進行，力求使結構簡化并且重量最輕通常應采用CAD優化設計，確定最佳傳動方案，選用合理的設計參數，選擇穩定可靠的構件和具有良好力學特性以及在環境極端溫差下仍然保持穩定的材料。具體要求如下:

　　1.齒輪箱的正常工作條件

　　1)環境溫度為-40~50℃，當環境溫度低于0℃時應加注防凍型潤滑油。

　　2)負荷是變化的或穩定的、連續運轉的或間斷運轉的。

　　3)適用于單向或可逆向運轉。

　　4)高速軸最高轉速不得超過 2000r/min。

　　5)外嚙合漸開線圓柱齒輪的圓周速度不得超過20m/s，內合漸開線圓柱齒輪的圓周速度不得超過 15m/s。

　　6)工作環境應為無腐蝕性環境。

　　2.齒輪箱的設計技術要求

　　(1)使用壽命

　　齒輪箱的使用壽命不得低于20年。按照假定壽命最少20年的要求對齒輪箱部件及其零件的設計極限狀態和使用極限狀態進行極限強度分析、疲勞分析、穩定性和變形極限分析、動力學分析等。分析方法除一般推薦的設計計算方法外，還可采用模擬主機運行條件下進行零部件試驗的方法。

　　(2)機械效率

　　齒輪箱的機械效率應大于97%，是指在標準條件下應達到的指標。齒輪箱的效率可通過功率損失計算或在試驗中實測得到。功率損失主要包括齒輪嚙合、軸承摩擦、潤滑油飛濺和攪拌損失、風阻損失，以及其他機件阻尼等。齒輪的效率在不同工況下是不一致的。

　　(3)降噪措施

　　齒輪箱的噪聲應不大于85dB(A)。噪聲主要來自各傳動件，故應采取相應降低噪聲的措施:

　　1)適當提高齒輪精度，進行齒形修整，增加嚙合重合度。

　　2)提高軸和軸承的剛度。

　　3)合理布置軸系和輪系傳動，避免發生共振。

　　4)安裝時采取必要的減振措施，將齒輪箱的機械振動控制在GB/T8543規定的C級之內。

　　(4)工作溫度齒輪箱最高工作溫度不得高于80℃;最低工作溫度不得于低10℃;其不同軸承間的溫度差不應高于15℃;必要時增設加熱裝置或冷卻裝置。

　　(5)振動要求齒輪箱在工作轉速范圍內，傳動輪系、軸系應不發生共振。齒輪箱的機械振動應符合CB/T8543規定的C級。

　　(6)密封性能齒輪箱應具有良好的密封性，不應有滲、漏油現象，并能避免水分塵埃及其他雜質進入箱體內部。齒輪箱的清潔度應符合JB/T7929的規定。

　　(7)低速軸旋轉方向除非有特殊要求，一般情況下齒輪箱低速軸旋向應符合下列要求:面對低速軸輸入端看，低速軸的旋向為右旋，即順時針方向。

　　(8)對防護漆的要求機械加工以后的全部外露表面應涂防護漆，涂層應薄厚均勻表面平整、光滑、顏色均勻一致。對油漆的防腐要求和顏色由供需雙方在技術協議中規定。

　　(9)相關附屬設備齒輪箱上應設有相應的觀察窗口蓋、油標(必要時應設油位報警裝置)、油壓表(必要時應設油壓報警裝置)、空氣濾清器、透氣塞、帶磁性墊的放油螺塞(放油閥)以及起重用吊鉤等。

　　(10)過載能力，齒輪箱應允許承受發電機短時間1.5倍額定功率的負荷。