【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)電制動(dòng)器被越來(lái)越多的研究。制動(dòng)盤/閘片作為盤式制動(dòng)器組成的關(guān)鍵部件,在制動(dòng)過(guò)程中的變化對(duì)制動(dòng)的穩(wěn)定性和安全性有非常重要的影響。大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器的實(shí)際制動(dòng)是一個(gè)包括溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和振動(dòng)的復(fù)雜耦合過(guò)程。本文在盤式制動(dòng)器熱-結(jié)構(gòu)耦合基礎(chǔ)上建立大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器摩擦-熱-振動(dòng)耦合模型并進(jìn)行研究,主要的研究工作如下:(1)根據(jù)大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)組成和制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象,對(duì)制動(dòng)彈簧的固有頻率和載荷-位移進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證振動(dòng)形式,并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)能量守恒定律,對(duì)制動(dòng)閘片受振動(dòng)影響后的受力進(jìn)行分析,綜合考慮制動(dòng)器的實(shí)際尺寸和制動(dòng)過(guò)程中的形變量大小,提出制動(dòng)閘片上振動(dòng)耦合制動(dòng)力的表達(dá)形式。(2)以熱-結(jié)構(gòu)耦合相關(guān)理論和方法為基礎(chǔ),考慮制動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)的影響,引入振動(dòng)耦合制動(dòng)力,建立大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器摩擦-熱-振動(dòng)耦合有限元分析模型,將分析結(jié)果與熱-結(jié)構(gòu)耦合分析結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)考慮振動(dòng)因素影響后,加劇了制動(dòng)過(guò)程的不穩(wěn)定,通過(guò)與制動(dòng)器慣性試驗(yàn)臺(tái)架測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)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(dòng)壓力分別為13000N、17000N、21000N,制動(dòng)盤初始轉(zhuǎn)速分別為800rmp、1000rmp、1200rmp,分析不同制動(dòng)工況對(duì)制動(dòng)效能的影響。結(jié)果表明,制動(dòng)閘片摩擦區(qū)域溫度場(chǎng)呈圓弧環(huán)形階梯分布,且溫度最大值出現(xiàn)在摩擦界面入口處,制動(dòng)盤摩擦區(qū)域周向方向上溫度值以制動(dòng)盤和制動(dòng)閘片接觸位置開(kāi)始逆時(shí)針?lè)较蜻f減,溫度場(chǎng)呈環(huán)狀分布且在徑向方向上產(chǎn)生明顯的溫度梯度。對(duì)比不同工況,結(jié)果表明,增大初始制動(dòng)壓力會(huì)加劇制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布不均勻現(xiàn)象,增大初始制動(dòng)盤轉(zhuǎn)速,會(huì)使制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分布變得均勻。本文對(duì)大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程摩擦-熱-振動(dòng)耦合分析,揭示了考慮振動(dòng)影響后高速重載工況下制動(dòng)盤/閘片的溫度和應(yīng)力值變化以及摩擦材料熱變形規(guī)律,分析結(jié)果為高性能風(fēng)電制動(dòng)器設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

圖１．１風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)電機(jī)組，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正在朝安全逡逑穩(wěn)定性更高的大兆瓦級(jí)別發(fā)展［２］。其中風(fēng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是保障發(fā)電機(jī)組在風(fēng)速過(guò)載和停機(jī)逡逑故障檢查解決的重要組成。風(fēng)電制動(dòng)系統(tǒng)分為兩類，一類是空氣制動(dòng)，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)葉逡逑片形狀和角度增大空氣阻力實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)減速；另一類是機(jī)械制動(dòng)，通過(guò)給制動(dòng)閘片施加壓逡逑力，利用制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤之間摩擦接觸使風(fēng)機(jī)減速。正常制動(dòng)工況下需要兩種制動(dòng)方逡逑式配合完成，先通過(guò)空氣制動(dòng)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，然后通過(guò)機(jī)械制動(dòng)停機(jī)，但是在緊急制動(dòng)逡逑＇邐工況下，需要兩種制動(dòng)方式同時(shí)工作，其中機(jī)械制動(dòng)作用更為重要。大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器逡逑機(jī)械制動(dòng)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(guò)在兩逡逑個(gè)閘片表面施加制動(dòng)力對(duì)稱制動(dòng)，且制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦熱容易冷卻，，制動(dòng)材料變形逡逑量小

（ａ）海上風(fēng)電機(jī)組邐（ｂ）陸上風(fēng)電機(jī)組逡逑圖１．１風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)電機(jī)組，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正在朝安全逡逑穩(wěn)定性更高的大兆瓦級(jí)別發(fā)展［２］。其中風(fēng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是保障發(fā)電機(jī)組在風(fēng)速過(guò)載和停機(jī)逡逑故障檢查解決的重要組成。風(fēng)電制動(dòng)系統(tǒng)分為兩類，一類是空氣制動(dòng)，通過(guò)改變風(fēng)機(jī)葉逡逑片形狀和角度增大空氣阻力實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)減速；另一類是機(jī)械制動(dòng)，通過(guò)給制動(dòng)閘片施加壓逡逑力，利用制動(dòng)閘片和制動(dòng)盤之間摩擦接觸使風(fēng)機(jī)減速。正常制動(dòng)工況下需要兩種制動(dòng)方逡逑式配合完成，先通過(guò)空氣制動(dòng)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，然后通過(guò)機(jī)械制動(dòng)停機(jī)，但是在緊急制動(dòng)逡逑＇邐工況下，需要兩種制動(dòng)方式同時(shí)工作，其中機(jī)械制動(dòng)作用更為重要。大兆瓦風(fēng)電制動(dòng)器逡逑機(jī)械制動(dòng)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(guò)在兩逡逑個(gè)閘片表面施加制動(dòng)力對(duì)稱制動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608171