大功率风电制动器制动界面微观摩擦机理研究

发布时间：2020-05-27 06:27

【摘要】：大功率风电制动器制动闸片与制动盘的制动界面是由一系列不规则微凸体构成的粗糙表面,因此,在实际的滑动摩擦过程中,真实接触面积远小于名义接触面积,导致接触部分的微凸体承担很大的载荷,并在摩擦过程中造成热量分布不均形成局部闪温导致摩擦副材料属性发生变化,严重影响风电制动器的可靠性和使用寿命。如能对制动过程中摩擦接触的微观过程进行深入研究,即可有效预测摩擦副接触表面的力-热分布状态,进而为改善制动摩擦副的工作性能,为提高风电制动器的使用寿命提供理论依据。本文基于分形理论建立风电制动器制动闸片与制动盘的微观几何模型,结合大功率风电制动器高速重载的制动工况,分析模型在制动盘不同磨损阶段的微观摩擦机理,主要研究工作如下:(1)大功率风电制动器制动盘摩擦磨损情况分为初始磨损、稳定磨损、急剧磨损三个阶段,基于分形理论生成风电制动器制动闸片与制动盘粗糙表面微观表面形貌,研究不同分形维数对粗糙表面形貌特征的影响。通过三维建模软件构造出风电制动器制动闸片与制动盘微观模型,结合表面粗糙度的评定基准,求解出粗糙表面基准线方程,并计算出粗糙表面的轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz。(2)结合大功率风电制动器制动工况,利用ABAQUS有限元分析软件建立初始磨损阶段制动界面微观摩擦模型进行仿真模拟与分析,得到了初始磨损阶段制动闸片与制动盘微观模型闪点温度分布、接触压力、接触应力变化规律,通过改变各项制动参数,对制动界面接触部分微凸体温度变化曲线、接触压力变化曲线和应力曲线进行了对比分析,揭示了初始磨损阶段风电制动器制动界面的微观摩擦机理。(3)建立稳定磨损阶段风电制动器制动界面有限元模型,得到该阶段制动闸片微观模型温度、最大接触压力、接触应力随施加载荷、运动速度、分形维数的变化规律。揭示了粗糙表面滑动摩擦阶段温度场、压力场和应力场的不均匀分布规律,以及三个场随时间的变化历程,同时深入研究了该阶段热区的形成及分布规律对接触压力和接触应力的影响,探究了稳定磨损阶段风电制动器制动界面的微观摩擦机理。本文的研究成果揭示了风电制动器制动过程制动界面的微观摩擦机理,对研究风电制动器摩擦副在制动过程中接触特性有重要的参考意义,并为进一步研究风电制动器制动界面摩擦磨损机理以及第三体演变规律的研究打下了良好的基础。
【图文】：

图丨．１风电制动器实物图逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋Ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｂｒａｋｅ逡逑力发电必不可少的配套装置，是风力发电术中占重要的地位。风力发电机组的制动械制动。在机组的制动过程中，两种制动

图１．２风电制动闸片实物图逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｗｉｎｄ邋ｐｏｗｅｒ邋ｂｒａｋｅ电机制动时，由于制动过程中转速高、力矩大，，其中热能，制动器摩擦副表面将产生大量摩擦热。ｗ
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM315

【参考文献】

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本文编号：2683105