风电制动器钳体振动稳定性分析与设计

• 作 者: 赵兴华
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 制动器 谐响应分析 制动钳 拓扑优化

风电制动器是风力发电机制动系统的重要组成部分,制动器的制动稳定性直接影响到风力发电机的安全运行,而制动器制动时的低频抖动是影响制动器振动稳定性的主要因素,对制动钳的使用寿命影响极大。因此,降低制动钳低频抖动时的振动位移,减少对制动钳的疲劳破坏,对于提高制动器的制动效能具有十分重要的意义。本文以大连华锐液压厂采购的SVENDBORG制动器为研究对象,对制动钳的结构进行振动稳定性研究,改变制动钳结构参数,降低低频抖动位移,避开尖叫频率,并结合结构优化设计,设计制动钳的合理外形结构。本文首先对制动器的结构和工作原理进行了阐述。对制动钳模型进行模态分析。分析结果表明,制动钳第八阶固有频率与制动尖叫频率比较接近,是引起制动尖叫的一个主要原因,为下一步研究制动器的振动稳定性提供了理论依据。介绍了谐响应分析的理论基础。采用有限元分析软件对制动钳进行谐响应分析,得出了通过改变制动钳的结构参数可改善振动稳定性的重要结论。根据制动器外部结构,对制动钳进行结构优化设计。制动钳结构的拓扑优化目标是在满足强度条件的前提下,使制动钳结构的刚度、固有振动频率改变最小的一种结构优化。因此需对制动器外部结构进行结构分析、模态分析。通过结构分析,得出制动器外部结构的应力、位移分布和大小;通过模态分析,得出制动器外部结构的固有振动频率和振型。通过结构优化分析,得出制动钳材料的合理分布,根据结果设计出制动钳的理想模型。最后根据拓扑优化的理想模型,结合谐响应分析得到的结构尺寸,设计出合理的制动器钳体结构。