基于ADAMS的兆瓦级风电制动器动力学仿真分析

【摘要】：风电制动器是风力发电机组机械制动的关键部件,其良好的制动效能能够保证风机安全运行,而风电制动器在制动过程中发生的振动现象是影响其制动性能的重要因素,分析在制动过程中不同因素对制动振动的影响对于提高制动器制动效能具有十分重要的意义。当前我国兆瓦级风电制动器的部分关键零部件依旧依靠进口,由国外品牌控制市场份额,分析风电制动器的制动过程,不仅可以更好的研究制动器摩擦制动机理,而且对打破国外垄断、促进我国自主研发生产兆瓦级风电制动器也具有重大的意义。本文根据风电制动器的结构特点,利用Pro/E三维造型软件建立风电制动器的三维模型;依据多体动力学理论为理论基础,在ADAMS中建立风电制动器的多刚体动力学模型;在ANSYS中对柔性部件进行模态分析,建立柔性体的中性文件,导入ADAMS中建立所需的柔性体部件,从而建立完整的风电制动器刚柔耦合模型。考虑制动过程中各参数的影响,利用单一变量法选择不同的参数进行仿真,利用其仿真结果中制动时间、接触摩擦力、轴向加速度、角速度、角加速度等数据曲线,分析摩擦系数、制动力、转速以及装配误差等因素对制动器制动效能的影响。对风电制动器动力学模型进行检验,在相同工况下利用某制动器试验台作制动试验,将仿真结果与曲线和该制动器试验结果曲线进行比较。本文建立的风电制动器模型考虑了零部件自身变形对制动过程的影响,仿真结果能够反映不同因素对制动过程的影响和由此产生低频振动等不良现象。本文建立风电制动器刚柔耦合模型的方法具有一定的通用性,当更换某些部件或将模型应用到其他柔性体的接触摩擦类问题时,本文的工作也能够为分析该类问题提供有益的参考。 【关键词】：风电制动器 刚柔耦合 动力学仿真
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景与意义9-11
• 1.2 风电制动器简介11-14
• 1.2.1 风电制动器的结构与工作原理11-13
• 1.2.2 风电制动器的常见问题13-14
• 1.3 兆瓦级风电制动器国内外研究现状14-17
• 1.3.1 风电制动器制动装置的研究现状14-15
• 1.3.2 盘式制动器动力学研究现状15-17
• 1.4 课题研究的主要内容17-19
• 第二章 风电制动器动力学理论19-28
• 2.1 多体系统动力学理论19-25
• 2.1.1 多刚体系统动力学理论19-20
• 2.1.2 多柔体系统动力学理论20-23
• 2.1.3 多体系统动力学求解步骤23-25
• 2.2 风电制动器的数学模型25-27
• 2.2.1 制动过程的力学描述25-26
• 2.2.2 风电制动器制动振动的数学模型26-27
• 本章小结27-28
• 第三章 风电制动器刚柔耦合动力学模型的建立28-41
• 3.1 刚性构件的建立28-29
• 3.2 柔性构件的建立29-31
• 3.2.1 刚、柔构件的划分原则29
• 3.2.2 活塞杆、制动盘柔性体的建立29-31
• 3.3 风电制动器刚柔耦合模型的建立31-40
• 3.3.1 柔性体的模态分析与校验31-37
• 3.3.2 运动约束与接触力的设置37-39
• 3.3.3 驱动与载荷的设置39-40
• 本章小结40-41
• 第四章 风电制动器刚柔耦合模型动态特性分析41-66
• 4.1 不同参数对制动过程的影响41-54
• 4.1.1 摩擦系数对制动过程的影响41-46
• 4.1.2 制动力对制动过程的影响46-50
• 4.1.3 转速对制动过程的影响50-54
• 4.2 装配误差对制动过程的影响54-57
• 4.2.1 制动盘装配角度误差对制动过程的影响54-56
• 4.2.2 活塞杆装配位置误差对制动过程的影响56-57
• 4.3 风电制动器刚柔耦合模型的试验验证57-65
• 4.3.1 试验设备与试验方法57-58
• 4.3.2 试验结果与分析58-65
• 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文70-71
• 致谢71-72

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