风电机组盘式制动器建模及其研究

【摘要】：风电作为储量丰富,清洁可再生能源,可以作为可再生能源开发的主要对象。风电机组制动器作为风电机组运行的重要部件,与风电机组的运行安全息息相关。由于我国风电组制动器研究领域与国外先进水平还有一定的差距,所以风电机组制动器的研究更有他的意义和价值。 本文对水平轴力发电机组的制动关键部件—机械盘式制动器进行分析研究。首先对1.5MW水平轴力发电机组制动器进行受力分析,利用ANSYS软件进行三维建模并进行应力场分析。然后,综合考虑弹性模量以及热膨胀系数随温度变化的情况,对风电机制动器进行热力耦合分析,进而得到热力耦合作用下的温度场与热应力场。在此基础上,利用Manson—coffin公式对制动盘进行寿命分析。并绘制出寿命随制动时间的变化曲线。为工程实际提供了理论和数据依据。 【关键词】：风力发电机组 盘式制动器 ANSYS 热力耦合 寿命预测
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.1.1 选题背景9-11
• 1.1.2 课题研究意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 风电机制动器技术国内外发展现状12
• 1.2.2 制动器热力耦合研究国内外现状12-14
• 1.2.3 热疲劳失效国内外研究现状14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 风电机组制动系统16-24
• 2.1 制动系统的基本结构16-21
• 2.1.1 空气制动机构的结构及其原理16-17
• 2.1.2 机械制动机构结构及其原理17-21
• 2.1.2.1 制动器的分类17
• 2.1.2.2 制动机构选型方法17-19
• 2.1.2.3 制动机构的工作原理19-21
• 2.1.2.4 制动器的安装位置21
• 2.2 制动系统主要参数设置21-24
• 第3章 风电机组制动器的建模及应力分析24-36
• 3.1 利用有限元对制动器建模24-26
• 3.1.1 制动器接触计算模型的建立24-26
• 3.1.1.1 接触类型和接触部分的确定24-25
• 3.1.1.2 制动器模拟分析的建模25-26
• 3.2 盘式制动器制动过程中受力分析26-34
• 3.2.1 对制动器理论建模26-30
• 3.2.2 计算各个时间点制动力矩和卡钳夹紧力30-34
• 3.3 分析计算结果显示及结果分析34-35
• 本章小结35-36
• 第4章 制动系统的热力耦合模拟分析36-46
• 4.1 有限元热分析基本理论与解析方法36-40
• 4.1.1 瞬态热传导的计算37-39
• 4.1.2 计算热变形和热应力39-40
• 4.2 热力耦合分析建模及基本参数设置40-42
• 4.2.1 热力耦合单元选择40-41
• 4.2.2 热力耦合分析材料属性的确定41-42
• 4.2.2.1 热膨胀系数的确定41
• 4.2.2.2 弹性模量的确定41-42
• 4.3 热耦合分析建模及加载求解42-43
• 4.4 计算结果及其分析43-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第5章 热力耦合作用对制动器寿命影响研究46-54
• 5.1 确定热应力较大的脆弱部位46-47
• 5.2 制动盘热寿命预测基本方法47-48
• 5.3 材料疲劳性能参数与寿命的关系48-51
• 5.3.1 疲劳强度系数48-49
• 5.3.2 疲劳强度指数49
• 5.3.3 疲劳延性系数49-50
• 5.3.4 疲劳延性指数50
• 5.3.5 弹性模量50-51
• 5.4 预测制动盘使用寿命的研究51-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 总结54
• 6.2 展望54-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果59-60
• 致谢60

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