风电齿轮箱作为风电设备核心部件，其具体功能、结构组成及常见问题该如何全面了解？

在风电发电系统中，风电齿轮箱是连接风轮与发电机的关键传动部件，它的性能直接影响整个风电机组的稳定运行和发电效率，因此深入了解其各方面情况对从事风电相关领域工作的人员来说十分必要。下面将通过一问一答的形式，从功能、结构、工作原理、润滑、维护、故障、选材、散热、密封、安装、检测、寿命、成本、噪音、防护等多个维度，全面解读风电齿轮箱。

一、功能与结构相关

（一）功能层面

风电齿轮箱在风电机组中的核心作用是什么？

风电齿轮箱的核心作用是实现能量的传递与转速的转换。风轮在风力作用下旋转，会产生较低的转速和较大的扭矩，而发电机需要在较高的转速下才能有效发电，风电齿轮箱就能够将风轮输入的低转速、大扭矩机械能，通过内部齿轮传动机构转化为高转速、小扭矩的机械能，再传递给发电机，从而满足发电机的发电工况要求，确保风电机组能够稳定输出电能。

（二）结构组成

风电齿轮箱主要由哪些部件构成，各部件分别承担什么作用？

风电齿轮箱主要由齿轮组、轴系、箱体、轴承、密封装置、润滑系统等部件构成。齿轮组是核心传动部件，通过不同齿数齿轮的啮合实现转速和扭矩的转换；轴系用于支撑齿轮和传递扭矩，将齿轮的运动和动力传递到后续部件；箱体为整个齿轮箱提供安装和支撑基础，保护内部部件免受外界环境影响，同时承受内部部件运转产生的各种力；轴承用于减少轴系运转时的摩擦阻力，保证轴系的顺畅旋转，提高传动效率和设备寿命；密封装置能防止齿轮箱内部的润滑油泄漏，同时阻止外界的灰尘、水分等杂质进入箱体内，避免内部部件受到污染和损坏；润滑系统则负责为齿轮、轴承等运动部件提供充足的润滑油，起到润滑、冷却、防锈和减摩的作用，确保各部件在良好的工况下运转。

二、工作原理与运行保障

（一）工作原理

风电齿轮箱的传动原理是怎样的，如何实现从风轮到发电机的动力传递？

风电齿轮箱的传动原理基于齿轮啮合传动。当风轮在风力作用下旋转时，风轮的轮毂会带动齿轮箱的输入轴旋转，输入轴上连接的主动齿轮随之转动。主动齿轮与从动齿轮相互啮合，由于主动齿轮和从动齿轮的齿数不同，根据齿轮传动的速比关系（速比 = 从动齿轮齿数 / 主动齿轮齿数），主动齿轮的旋转会带动从动齿轮以不同的转速旋转，从而实现转速的提升。通常风电齿轮箱会采用多级齿轮传动的方式，经过多次转速提升后，将输入轴的低转速转化为输出轴的高转速，输出轴再与发电机的转子连接，带动发电机转子高速旋转，进而使发电机实现发电，完成从风轮到发电机的动力传递过程。

（二）润滑保障

为什么风电齿轮箱对润滑系统的要求极高，润滑系统出现问题会带来哪些后果？

风电齿轮箱对润滑系统要求极高，主要是因为其内部齿轮和轴承在运转过程中处于高速、重载的工况，齿面之间和轴承滚动体与内外圈之间会产生较大的摩擦和冲击载荷。良好的润滑能够在摩擦表面形成一层油膜，将两个摩擦表面隔开，显著减少摩擦系数，降低磨损，同时润滑油还能带走运转过程中产生的热量，起到冷却作用，避免部件因过热而损坏，此外润滑油还能对部件表面起到防锈保护作用。如果润滑系统出现问题，比如润滑油不足、润滑油品质下降、润滑管路堵塞导致润滑油无法正常输送等，会使摩擦表面的油膜无法形成或保持，导致齿轮和轴承出现干摩擦或半干摩擦，摩擦系数急剧增大，磨损加剧，产生大量热量，使部件温度迅速升高。轻则会导致齿轮箱传动效率下降，产生异常噪音和振动；重则会造成齿轮齿面胶合、点蚀、剥落，轴承卡死、损坏等严重故障，甚至会导致整个风电齿轮箱报废，进而使风电机组停机，造成巨大的经济损失。

（三）散热保障

风电齿轮箱在运行过程中会产生大量热量，其散热系统是如何工作以维持正常工作温度的？

风电齿轮箱在运行时，齿轮啮合、轴承摩擦以及润滑油的搅拌等都会产生大量热量，如果这些热量不能及时散发出去，会导致齿轮箱内部温度升高，超过部件的允许工作温度，影响润滑油的性能和部件的强度，缩短设备寿命，甚至引发故障。风电齿轮箱的散热系统通常与润滑系统相结合，主要有两种常见的散热方式，即风冷和水冷。风冷方式是在润滑油箱或润滑油管路上安装散热片，同时配备风扇，当温度传感器检测到润滑油温度过高时，风扇启动，空气流经散热片，通过热交换将润滑油中的热量带走，降低润滑油温度，冷却后的润滑油再重新进入齿轮箱内部进行循环润滑。水冷方式则是在润滑油循环管路中设置水冷却器，冷却水流经冷却器的换热管，与管外的润滑油进行热交换，吸收润滑油的热量，使润滑油温度降低，升温后的冷却水再通过冷却系统（如冷却塔）冷却后循环使用。此外，齿轮箱箱体本身也会通过与周围空气的自然对流进行少量散热，辅助维持齿轮箱的正常工作温度。

三、维护与故障处理

（一）日常维护

在风电齿轮箱的日常维护中，需要重点检查哪些项目，检查周期一般如何设定？

在风电齿轮箱的日常维护中，需要重点检查的项目包括润滑油相关指标、齿轮箱运行状态、密封情况、连接件状态等。润滑油相关指标检查主要包括润滑油的油位、油质、油温，通过油位计查看润滑油是否在规定的油位范围内，若油位过低需及时补充；定期取样检测油质，查看是否存在杂质、水分、氧化变质等情况，若油质不符合要求需及时更换；通过温度传感器或测温仪监测润滑油温度，确保温度在正常工作范围内。齿轮箱运行状态检查主要是监听齿轮箱运行时的声音是否正常，有无异常的噪音（如撞击声、尖叫声、摩擦声等），通过振动传感器监测齿轮箱的振动值，若振动值超过规定范围，需进一步排查原因；同时检查齿轮箱箱体表面的温度，判断是否存在局部过热情况。密封情况检查主要查看齿轮箱的输入轴、输出轴密封处以及箱体结合面是否有润滑油泄漏，若有泄漏需及时更换密封件或处理密封面。连接件状态检查主要检查齿轮箱与风轮、发电机的连接螺栓，以及箱体内各部件的连接螺栓是否有松动、断裂等情况，若有需及时紧固或更换。

检查周期的设定会根据风电机组的运行环境、运行时间、设备型号等因素有所不同，一般来说，润滑油油位和油温的检查可每天进行一次（可通过远程监控系统实时监测）；润滑油油质的取样检测周期通常为每 3-6 个月一次；齿轮箱运行声音和振动的检查可每周进行一次现场巡检；密封情况和连接件状态的检查可每月进行一次。对于运行时间较长或处于恶劣环境（如多尘、潮湿、高温等）的风电机组，可适当缩短检查周期。

（二）常见故障及处理

风电齿轮箱在长期运行中容易出现哪些常见故障，针对这些故障有哪些有效的处理方法？

风电齿轮箱在长期运行中容易出现的常见故障主要有齿轮故障（如齿面磨损、齿面胶合、齿面点蚀、齿轮断裂等）、轴承故障（如轴承磨损、轴承锈蚀、轴承保持架损坏、轴承滚动体剥落等）、润滑油泄漏、振动异常、温度过高等。

针对不同的故障，处理方法有所不同。对于齿轮故障，若齿面磨损较轻，可通过更换高品质的润滑油、调整润滑系统参数等方式减缓磨损；若磨损较严重或出现齿面胶合、点蚀等情况，需将齿轮箱解体，更换损坏的齿轮；若齿轮出现断裂故障，则必须更换断裂的齿轮，同时检查与该齿轮啮合的其他齿轮是否受到影响，必要时一同更换，更换后需对齿轮箱进行重新装配和调试。对于轴承故障，一旦发现轴承出现磨损、锈蚀、保持架损坏或滚动体剥落等情况，通常需要将齿轮箱解体，更换损坏的轴承，更换时需选择与原型号规格一致的轴承，并确保安装精度，避免因安装不当导致新轴承过早损坏。对于润滑油泄漏故障，首先要查找泄漏点，若泄漏点在密封件处，需更换损坏的密封件，同时检查密封槽是否有损伤，必要时进行修复；若泄漏点在箱体结合面，需检查结合面是否平整、螺栓是否松动，若螺栓松动需重新紧固，若结合面不平整需进行研磨处理或更换密封垫片。对于振动异常故障，需先通过振动检测仪器分析振动源，若振动是由于齿轮或轴承磨损导致的，需按照相应的故障处理方法更换损坏部件；若振动是由于轴系不对中引起的，需重新调整风轮、齿轮箱、发电机之间的轴系对中精度；若振动是由于连接件松动导致的，需及时紧固松动的连接件。对于温度过高故障，若温度过高是由于润滑系统故障（如润滑油不足、油质变差、散热系统故障等）引起的，需先解决润滑系统问题，补充或更换润滑油，修复散热系统；若温度过高是由于齿轮或轴承故障导致摩擦加剧引起的，需处理相应的齿轮或轴承故障。

（三）故障原因分析

导致风电齿轮箱出现齿轮磨损故障的主要原因有哪些，如何提前预防此类故障的发生？

导致风电齿轮箱出现齿轮磨损故障的主要原因有润滑不良、齿轮材质或制造精度不足、载荷过大或波动频繁、异物侵入等。润滑不良是最常见的原因之一，若润滑油供应不足、油质不符合要求（如粘度不合适、含有杂质、氧化变质等）或润滑方式不当，会使齿轮齿面之间无法形成有效的油膜，导致齿面直接接触摩擦，加剧磨损；齿轮材质若强度、硬度不足，或制造过程中齿面加工精度低（如表面粗糙度高、齿形误差大），在运转过程中齿面容易受到磨损；风电机组在运行过程中，若遇到强风、阵风等情况，会导致风轮输入的载荷过大或频繁波动，使齿轮齿面承受的冲击载荷增大，加速齿面磨损；若密封装置损坏，外界的灰尘、砂粒、水分等异物会进入齿轮箱内部，混入润滑油中，在齿轮啮合过程中，这些异物会起到研磨作用，导致齿面磨损。

为提前预防齿轮磨损故障，可采取以下措施：一是确保润滑系统正常运行，定期检查润滑油的油位、油质，按照设备要求及时补充或更换符合规格的润滑油，定期清洗润滑管路和过滤器，保证润滑油的清洁度和正常循环；二是选择优质的齿轮材料，确保齿轮材质具有足够的强度、硬度和耐磨性，同时严格控制齿轮的制造精度，提高齿面加工质量，降低表面粗糙度，减少磨损的发生；三是优化风电机组的控制策略，在遇到强风、阵风等恶劣工况时，通过调整风轮转速、变桨角度等方式，减小风轮输入到齿轮箱的载荷，避免载荷过大或频繁波动；四是加强密封装置的维护检查，及时更换损坏的密封件，确保齿轮箱的密封性，防止异物侵入。

四、选材与性能相关

（一）材料选择

风电齿轮箱的齿轮和箱体通常会选择哪些材料，选择这些材料主要考虑哪些因素？

风电齿轮箱的齿轮通常会选择合金结构钢，如 20CrMnTi、20CrNiMo、34CrNiMo6 等。选择这些材料主要考虑以下因素：首先，合金结构钢具有较高的强度和硬度，经过适当的热处理（如渗碳淬火、调质处理等）后，能够满足齿轮在高速、重载工况下对承载能力的要求，防止齿轮出现齿面塑性变形、断裂等故障；其次，这类材料具有良好的韧性和抗冲击性能，能够承受风电机组运行过程中载荷波动带来的冲击，减少齿轮的脆性断裂风险；此外，它们还具有较好的耐磨性和可加工性，便于齿轮的加工制造，同时能保证齿轮在长期运转过程中的耐磨性，延长齿轮的使用寿命。

风电齿轮箱的箱体通常会选择灰铸铁（如 HT250、HT300）或球墨铸铁（如 QT400-15、QT500-7）。选择这些材料主要是因为灰铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，能够铸造成形状复杂的箱体结构，且成本相对较低；同时灰铸铁具有较高的刚性和减振性，能够有效吸收齿轮箱运行过程中产生的振动和噪音，保证箱体的稳定性和结构强度。球墨铸铁则比灰铸铁具有更高的强度、韧性和耐磨性，对于一些载荷较大、对箱体强度要求更高的风电齿轮箱，会选择球墨铸铁作为箱体材料，以提高箱体的承载能力和使用寿命，同时球墨铸铁也具有较好的铸造性能和加工性能，能够满足箱体的制造要求。

（二）性能要求

风电齿轮箱在承载能力和传动效率方面有哪些具体要求，这些要求对风电机组的整体性能有何影响？

在承载能力方面，风电齿轮箱需要能够承受风轮传递过来的较大扭矩和冲击载荷，具体要求包括具有足够的额定扭矩承载能力，能够在额定工况下长期稳定运行，同时还需要具备一定的过载承载能力，以应对风电机组运行过程中可能出现的短时过载情况（如阵风导致的载荷突然增大），通常要求齿轮箱的过载承载能力不低于额定扭矩的 1.5-2 倍。此外，齿轮箱的各部件（如齿轮、轴、轴承等）还需要具备足够的疲劳强度，能够承受长期交变载荷的作用，防止出现疲劳损坏，保证齿轮箱的设计使用寿命（一般要求风电齿轮箱的设计使用寿命不低于 20 年）。

在传动效率方面，风电齿轮箱需要具有较高的传动效率，通常要求多级齿轮传动的总效率不低于 96%。较高的传动效率能够减少能量在传递过程中的损失，使更多的风能转化为电能，提高风电机组的发电效率和经济效益。如果齿轮箱的传动效率较低，会导致大量的能量以热量的形式损耗掉，不仅降低发电效率，还会使齿轮箱内部温度升高，增加润滑系统的负担，加速部件的磨损，缩短齿轮箱的使用寿命。

风电齿轮箱在承载能力和传动效率方面的要求对风电机组的整体性能有着至关重要的影响。若齿轮箱承载能力不足，在运行过程中容易出现齿轮磨损、断裂、轴承损坏等故障，导致风电机组停机维修，增加运维成本，降低风电机组的可利用率；若传动效率较低，会直接降低风电机组的发电效率，减少发电量，影响风电场的经济效益。因此，风电齿轮箱必须满足严格的承载能力和传动效率要求，才能保证风电机组长期稳定、高效地运行。

五、安装与检测

（一）安装要求

风电齿轮箱在安装过程中有哪些关键的安装要求，安装不当会对齿轮箱的运行产生什么影响？

风电齿轮箱在安装过程中的关键安装要求主要包括轴系对中、安装精度控制、螺栓紧固、密封安装等方面。轴系对中是核心要求，需要保证风轮主轴、齿轮箱输入轴、发电机转子轴之间的同轴度误差控制在规定范围内（通常要求径向跳动误差不超过 0.1mm，端面跳动误差不超过 0.05mm），若轴系对中不良，会导致齿轮箱内部轴系和齿轮承受额外的附加力，加剧磨损和振动。安装精度控制方面，齿轮箱的安装基准面需要平整、清洁，安装时需使用水平仪等工具确保齿轮箱箱体处于水平状态，避免因箱体倾斜导致内部部件受力不均；同时要保证齿轮箱与风轮轮毂、发电机之间的连接尺寸精度，确保各部件能够准确对接。螺栓紧固要求严格按照设计规定的扭矩和紧固顺序对连接螺栓进行紧固，避免螺栓紧固力矩不足导致连接松动，或力矩过大导致螺栓断裂、变形，影响连接强度和密封性。密封安装时，需确保密封件的型号、规格与设计要求一致，安装前要清洁密封槽和密封面，涂抹适量的密封胶（若需要），保证密封件安装到位、贴合紧密，防止润滑油泄漏。

安装不当会对齿轮箱的运行产生诸多不良影响。若轴系对中不良，会使齿轮箱内部齿轮啮合精度降低，齿面接触面积减小，局部应力增大，导致齿面磨损加剧，产生异常噪音和振动，同时会使轴承承受额外的径向力和轴向力，缩短轴承寿命，严重时会导致齿轮和轴承过早损坏。若安装精度不足，箱体倾斜会使润滑油在箱体内分布不均，部分运动部件可能得不到充分润滑，加剧磨损；连接尺寸精度不够会导致部件对接困难，强行安装会使部件产生变形，影响传动性能。若螺栓紧固不当，螺栓松动会导致齿轮箱与其他部件之间的连接出现间隙，运行时产生较大振动，甚至会导致部件位移，破坏传动系统的稳定性；螺栓过紧则可能导致螺栓断裂或连接部件变形，影响连接强度，同时可能损坏密封面，导致润滑油泄漏。若密封安装不当，会造成润滑油泄漏，不仅会导致润滑系统油量不足，影响润滑效果，还会污染环境，同时外界杂质容易进入箱体内，损坏内部部件。

（二）检测方法

在风电齿轮箱的制造和维护过程中，常用的检测方法有哪些，这些检测方法分别用于检测哪些项目？

在风电齿轮箱的制造和维护过程中，常用的检测方法有外观检测、尺寸精度检测、无损检测、性能检测、油液分析等。

外观检测是最基础的检测方法，通过肉眼或借助放大镜等工具，对齿轮箱的箱体、齿轮、轴等部件的表面进行观察，检查是否存在裂纹、划痕、凹陷、锈蚀、毛刺等缺陷，同时检查密封件是否完好，连接件是否齐全、无损坏，该方法主要用于初步判断部件的表面质量和外观状态。

尺寸精度检测主要使用卡尺、千分尺、百分表、游标卡尺、齿轮测量仪、三坐标测量机等工具，对齿轮的齿形、齿距、齿厚、公法线长度、齿圈径向跳动、端面跳动等参数，轴的直径、长度、圆度、圆柱度、同轴度等参数，以及箱体的孔径、孔距、平面度、平行度等尺寸和形位公差进行检测，确保各部件的尺寸精度符合设计要求，该方法主要用于检测部件的几何尺寸和精度，保证齿轮箱的装配质量和传动性能。

无损检测包括超声波检测、磁粉检测、渗透检测、射线检测等。超声波检测主要用于检测齿轮、轴、箱体等金属部件内部是否存在裂纹、夹杂、疏松等缺陷，通过超声波在不同介质界面的反射信号来判断缺陷的位置、大小和性质；磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面的裂纹、折叠、夹杂等缺陷，通过将部件磁化，在缺陷处产生漏磁场，吸附磁粉形成磁痕来显示缺陷；渗透检测用于检测非多孔性材料表面的开口缺陷（如裂纹、气孔、针孔等），通过将渗透剂渗入缺陷中，然后去除表面多余渗透剂，施加显影剂，使缺陷中的渗透剂渗出并显示出来；射线检测主要用于检测铸件、焊缝等内部的缺陷，如气孔、夹杂、未焊透等，通过射线穿透部件后的衰减差异来形成图像，判断缺陷情况。无损检测主要用于在不损坏部件的前提下，检测部件内部和表面的隐藏缺陷，确保部件的质量和安全性。

性能检测主要包括空载试验、负载试验、温升试验、振动和噪音检测等。空载试验是在齿轮箱无负载的情况下，启动齿轮箱，检查其运转是否平稳，有无异常噪音和振动，各部件的动作是否正常，润滑系统和密封系统是否工作良好；负载试验是在齿轮箱承受额定负载或规定负载的情况下，检测其传动效率、扭矩传递能力、转速稳定性等性能参数，判断齿轮箱是否满足设计要求；温升试验是在齿轮箱运行过程中，监测润滑油温度、箱体表面温度等参数，检查齿轮箱的散热性能是否良好，温度是否在规定范围内；振动和噪音检测是使用振动传感器和噪音测试仪，检测齿轮箱运行时的振动值和噪音分贝数，判断齿轮箱的运转状态是否正常，是否存在潜在故障。性能检测主要用于评估齿轮箱的整体性能和运行状态，确保其在实际工况下能够正常工作。

油液分析是通过对齿轮箱润滑油进行取样，检测润滑油的粘度、水分含量、杂质含量、金属磨损颗粒含量、油液氧化程度等指标，分析润滑油的品质变化情况，判断齿轮箱内部部件的磨损程度和潜在故障。例如，若润滑油中金属磨损颗粒含量突然增加，可能表明齿轮或轴承出现严重磨损；若水分含量过高，可能导致润滑油乳化，降低润滑性能，同时引起部件锈蚀。油液分析主要用于对齿轮箱进行状态监测和故障诊断，提前发现潜在问题，便于及时采取维护措施，延长齿轮箱的使用寿命。

六、其他相关问题

（一）成本构成

风电齿轮箱的成本主要由哪些部分构成，哪些因素会导致其成本发生变化？

风电齿轮箱的成本主要由原材料成本、制造加工成本、装配调试成本、检测成本、研发成本、人工成本、运输成本等部分构成。原材料成本占比较大，主要包括齿轮、轴系所用的合金结构钢，箱体所用的铸铁等金属材料的采购成本，原材料的价格波动会直接影响原材料成本。制造加工成本包括齿轮的切削加工、热处理（如渗碳淬火、调质等），轴系的车削、铣削、磨削加工，箱体的铸造、 machining（切削加工）等工序的成本，加工设备的先进性、加工工艺的复杂程度、加工精度要求等都会影响制造加工成本，加工精度要求越高、工艺越复杂，制造加工成本越高。装配调试成本是指将各部件进行装配、调整，确保齿轮箱性能符合要求所产生的成本，包括装配过程中使用的辅料（如密封胶、润滑油等）成本、装配人工成本、调试设备和工具的使用成本等，装配调试的难度和精度要求会影响该部分成本。检测成本包括在制造和装配过程中对各部件和齿轮箱整体进行检测所产生的成本，如检测设备的折旧、检测试剂和耗材的成本、检测人工成本等，检测项目越多、检测标准越严格，检测成本越高。研发成本是指企业为开发新型风电齿轮箱、改进现有产品性能所投入的研发费用，包括研发人员薪酬、研发设备购置、试验费用等，研发投入的多少会影响研发成本。人工成本包括生产、装配、检测、研发等环节的人员薪酬，劳动力市场的工资水平、人员技能水平等会影响人工成本。运输成本是指将原材料运入生产场地，以及将成品齿轮箱运至风电场所产生的运输费用，运输距离、运输方式（如公路运输、铁路运输、海运等）、运输货物的重量和体积等会影响运输成本。

导致风电齿轮箱成本发生变化的因素主要有原材料价格波动、制造工艺改进、生产规模变化、市场需求变化、政策法规调整等。原材料价格上涨会使原材料成本增加，进而导致齿轮箱整体成本上升；反之，原材料价格下降则会降低成本。制造工艺的改进，如采用更高效的加工设备、优化加工流程、推广自动化生产等，能够提高生产效率，减少加工时间和人工投入，降低制造加工成本和人工成本。生产规模扩大时，企业可以通过批量采购原材料获得更低的采购价格，同时生产效率提高，单位产品的制造加工成本、研发成本等会分摊减少，从而降低单位产品成本；反之，生产规模较小时，单位产品成本会较高。市场需求增加时，齿轮箱供不应求，企业可能会提高产品价格，同时为满足需求可能会增加生产投入，成本也可能相应变化；市场需求减少时，企业可能会通过降低价格来竞争，同时可能缩减生产规模，导致单位成本上升。政策法规调整，如国家对环保要求的提高，企业可能需要投入更多资金用于环保设备和工艺改造，增加生产成本；若国家对风电产业给予补贴或税收优惠，可能会降低企业的部分成本，间接影响齿轮箱的成本。

（二）噪音控制

风电齿轮箱在运行过程中会产生噪音，产生噪音的主要原因是什么，有哪些有效的噪音控制措施？

风电齿轮箱在运行过程中产生噪音的主要原因包括齿轮啮合噪音、轴承运转噪音、润滑油搅拌噪音、结构振动噪音等。齿轮啮合噪音是最主要的噪音来源，由于齿轮在啮合过程中，齿面之间会发生冲击和摩擦，尤其是当齿轮存在齿形误差、齿距误差、齿面粗糙度较高或齿轮安装不对中时，会导致齿轮啮合不良，冲击和摩擦加剧，产生较大的噪音；同时，齿轮在高速运转时，齿面之间的油膜破裂也会产生噪音。轴承运转噪音是由于轴承滚动体与内外圈滚道之间的摩擦和冲击产生的，当轴承磨损、润滑不良、安装不当或轴承本身存在制造缺陷时，噪音会明显增大。润滑油搅拌噪音是齿轮和轴承在运转过程中搅拌润滑油，使润滑油产生涡流和飞溅，与齿轮箱箱体、部件之间发生碰撞和摩擦而产生的噪音，润滑油的粘度、油量以及齿轮的转速等都会影响该噪音的大小。结构振动噪音是由于齿轮箱内部部件运转产生的振动传递到箱体和其他结构上，使结构产生振动并辐射出噪音，若齿轮箱箱体刚性不足、结构设计不合理，振动会更加明显，噪音也会更大。

针对风电齿轮箱的噪音问题，可采取以下有效的噪音控制措施：一是提高齿轮制造精度和安装精度，通过优化齿轮的齿形设计（如采用修缘齿轮、鼓形齿等），减小齿形误差和齿距误差，降低齿面粗糙度，确保齿轮啮合良好，减少啮合冲击和摩擦；同时严格控制齿轮箱的安装过程，保证轴系对中精度，避免因安装不当导致齿轮啮合不良。二是优化轴承选型和润滑，选择低噪音的轴承类型（如深沟球轴承、圆柱滚子轴承等），确保轴承制造精度符合要求；同时保证轴承得到良好的润滑，选择合适粘度的润滑油，避免因润滑不良导致轴承噪音增大。三是优化润滑系统设计，合理确定润滑油的油量和油位，避免油量过多导致润滑油搅拌噪音增大；在润滑油箱内设置隔板、挡板等结构，减少润滑油的涡流和飞溅，降低搅拌噪音。四是提高齿轮箱箱体的刚性和减振性能，采用刚性较好的材料制造箱体，优化箱体的结构设计（如增加加强筋、采用封闭箱体结构等），减少箱体在振动作用下的变形和振动辐射；同时在齿轮箱与其他部件的连接部位设置减振垫、减振器等减振装置，减少振动的传递，降低结构振动噪音。五是采用隔音措施，在齿轮箱外部安装隔音罩，隔音罩采用隔音材料（如吸声棉、隔音板等）制作，能够有效阻挡噪音的传播；同时在风电机组的机舱内采取整体隔音措施，减少噪音向外界的辐射。

（三）防护措施

为应对风电齿轮箱所处的户外恶劣环境（如风沙、雨水、高温、低温等），需要采取哪些防护措施？

为应对户外恶劣环境对风电齿轮箱的影响，需要从防尘、防水、高低温适应、防腐蚀等方面采取相应的防护措施。

在防尘方面，主要依靠齿轮箱的密封装置，采用高品质的唇形密封、迷宫密封、组合密封等密封结构，对齿轮箱的输入轴、输出轴、箱体结合面等部位进行密封，防止风沙、灰尘等杂质进入箱体内。同时，在润滑系统的进油口和回油口设置高精度的过滤器，过滤进入润滑系统的润滑油中的杂质，保持润滑油的清洁度；定期清洗或更换过滤器，确保过滤效果。此外，在风电机组的机舱设计中，采取有效的防尘措施，减少机舱内的灰尘含量，间接保护齿轮箱免受灰尘污染。

在防水方面，除了加强密封装置的密封性能，防止雨水从密封部位渗入外，还在齿轮箱箱体的顶部设置防雨罩，避免雨水直接淋在箱体上；在箱体的适当位置设置排水孔，若有少量雨水渗入箱体内，可通过排水孔及时排出，防止雨水在箱体内积聚。同时，选择具有良好防水性能的电气元件（如温度传感器、振动传感器等）用于齿轮箱的监测系统，避免电气元件因进水而损坏。

在高温环境适应方面，优化齿轮箱的散热系统，增大散热片的面积，提高风扇的散热效率（对于风冷系统），或增加冷却器的换热面积、提高冷却水的流量（对于水冷系统），确保在高温环境下能够有效带走齿轮箱产生的热量，维持润滑油和箱体的温度在正常范围内。同时，选择耐高温的润滑油和密封材料，确保润滑油在高温下仍能保持良好的润滑性能，密封材料在高温下不老化、不失效。

在低温环境适应方面，为齿轮箱配备加热装置，如在润滑油箱内安装电加热器，在低温启动前对润滑油进行加热，提高润滑油的温度，降低其粘度，确保润滑油能够正常循环和润滑，避免因润滑油粘度太大导致润滑不良。同时，选择耐低温的润滑油和密封材料，防止润滑油在低温下凝固或粘度急剧增大，避免密封材料在低温下变硬、变脆而失去密封性能。

在防腐蚀方面，对齿轮箱的箱体表面进行防腐处理，如喷涂防腐涂料、进行镀锌、镀铬等表面处理，提高箱体表面的耐腐蚀性能，防止风沙、雨水等对箱体的腐蚀。对齿轮、轴等金属部件进行适当的表面处理（如渗氮、磷化等），增强其抗腐蚀能力。定期对齿轮箱的外部和内部部件进行检查，若发现有腐蚀迹象，及时进行处理，如清理腐蚀部位、重新涂刷防腐涂料等，防止腐蚀进一步加剧。