【摘要】：隨著風力發(fā)電技術的發(fā)展,風電制動器被越來越多的研究。制動盤/閘片作為盤式制動器組成的關鍵部件,在制動過程中的變化對制動的穩(wěn)定性和安全性有非常重要的影響。大兆瓦風電制動器的實際制動是一個包括溫度場、應力場和振動的復雜耦合過程。本文在盤式制動器熱-結構耦合基礎上建立大兆瓦風電制動器摩擦-熱-振動耦合模型并進行研究,主要的研究工作如下:(1)根據大兆瓦風電制動器的結構組成和制動過程中出現的振動現象,對制動彈簧的固有頻率和載荷-位移進行計算,驗證振動形式,并在此基礎上,根據能量守恒定律,對制動閘片受振動影響后的受力進行分析,綜合考慮制動器的實際尺寸和制動過程中的形變量大小,提出制動閘片上振動耦合制動力的表達形式。(2)以熱-結構耦合相關理論和方法為基礎,考慮制動過程中振動的影響,引入振動耦合制動力,建立大兆瓦風電制動器摩擦-熱-振動耦合有限元分析模型,將分析結果與熱-結構耦合分析結果對比,發(fā)現考慮振動因素影響后,加劇了制動過程的不穩(wěn)定,通過與制動器慣性試驗臺架測量結果進行對比,驗證了有限元模型建立的正確性。(3)采用等間距方法選擇初始制動壓力分別為13000N、17000N、21000N,制動盤初始轉速分別為800rmp、1000rmp、1200rmp,分析不同制動工況對制動效能的影響。結果表明,制動閘片摩擦區(qū)域溫度場呈圓弧環(huán)形階梯分布,且溫度最大值出現在摩擦界面入口處,制動盤摩擦區(qū)域周向方向上溫度值以制動盤和制動閘片接觸位置開始逆時針方向遞減,溫度場呈環(huán)狀分布且在徑向方向上產生明顯的溫度梯度。對比不同工況,結果表明,增大初始制動壓力會加劇制動閘片和制動盤溫度場和應力場分布不均勻現象,增大初始制動盤轉速,會使制動閘片和制動盤的溫度場及應力場分布變得均勻。本文對大兆瓦風電制動器制動過程摩擦-熱-振動耦合分析,揭示了考慮振動影響后高速重載工況下制動盤/閘片的溫度和應力值變化以及摩擦材料熱變形規(guī)律,分析結果為高性能風電制動器設計提供了理論依據。
【圖文】：

圖１．１風力發(fā)電機組逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋ｗｉｎｄ邋ｔｕｒｂｉｎｅ逡逑圖１．１分別為海上和陸上風電機組，隨著風電產業(yè)發(fā)展，風力發(fā)電機組正在朝安全逡逑穩(wěn)定性更高的大兆瓦級別發(fā)展［２］。其中風機制動系統(tǒng)是保障發(fā)電機組在風速過載和停機逡逑故障檢查解決的重要組成。風電制動系統(tǒng)分為兩類，一類是空氣制動，通過改變風機葉逡逑片形狀和角度增大空氣阻力實現風機減速；另一類是機械制動，通過給制動閘片施加壓逡逑力，利用制動閘片和制動盤之間摩擦接觸使風機減速。正常制動工況下需要兩種制動方逡逑式配合完成，先通過空氣制動降低風機轉速，然后通過機械制動停機，但是在緊急制動逡逑＇邐工況下，需要兩種制動方式同時工作，其中機械制動作用更為重要。大兆瓦風電制動器逡逑機械制動裝置分為兩類：一類是定鉗盤式，另一類是浮鉗盤式。其中浮鉗盤式通過在兩逡逑個閘片表面施加制動力對稱制動，且制動過程中產生的摩擦熱容易冷卻，，制動材料變形逡逑量小

（ａ）海上風電機組邐（ｂ）陸上風電機組逡逑圖１．１風力發(fā)電機組逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋ｗｉｎｄ邋ｔｕｒｂｉｎｅ逡逑圖１．１分別為海上和陸上風電機組，隨著風電產業(yè)發(fā)展，風力發(fā)電機組正在朝安全逡逑穩(wěn)定性更高的大兆瓦級別發(fā)展［２］。其中風機制動系統(tǒng)是保障發(fā)電機組在風速過載和停機逡逑故障檢查解決的重要組成。風電制動系統(tǒng)分為兩類，一類是空氣制動，通過改變風機葉逡逑片形狀和角度增大空氣阻力實現風機減速；另一類是機械制動，通過給制動閘片施加壓逡逑力，利用制動閘片和制動盤之間摩擦接觸使風機減速。正常制動工況下需要兩種制動方逡逑式配合完成，先通過空氣制動降低風機轉速，然后通過機械制動停機，但是在緊急制動逡逑＇邐工況下，需要兩種制動方式同時工作，其中機械制動作用更為重要。大兆瓦風電制動器逡逑機械制動裝置分為兩類：一類是定鉗盤式，另一類是浮鉗盤式。其中浮鉗盤式通過在兩逡逑個閘片表面施加制動力對稱制動
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

【參考文獻】

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本文編號：2608171