[发明专利]一种风机主轴制动器强度校核方法及系统

说明书

本发明提供了一种风机主轴制动器强度校核方法及系统，首先建立风机主轴制动器各部件的三维几何模型，三维几何模型包括活动钳体、固定钳体、上挡板、下挡板及螺栓，不包括制动器的安装底座；然后将三维几何模型转换为有限元模型，进行有限元分析；再将螺栓预紧力施加到螺栓圆柱面上，并将液压力施加到活动钳体的活塞孔上，计算风机主轴制动器的应力变形情况。本发明的风机主轴制动器各部件的三维几何模型只考虑了关键因素，而未考虑非关键因素，降低了模型复杂性，提高了风机主轴制动器强度校核的效率与准确性，更加符合风电机组主轴制动器的实际运行情况。

技术领域

本发明属于风力发电机组零件强度校核技术领域，特别涉及一种风机主轴制动器强度校核方法及系统。

背景技术

随着社会的发展，资源的不断枯竭，新能源行业越来越受到人民的青睐，这几年风力发电得到了快速发展。制动系统是风力发电机组重要的组成部分，在风力发电机组需要制动时起着极为关键的作用。风机主轴制动器是制动系统的一个重要部件，目前对于风机主轴制动器强度的校核方法主要采用有限元分析法，但是在采用有限元分析法对风机主轴制动器强度进行校核时，需要将主轴制动器相关部件全部建模分析，考虑的非关键因素过多，如公开号为“CN101893047A”，名称为“碟簧加载式液压盘式制动器”的中国发明专利申请，该专利在采用有限元结构对风机主轴制动器进行分析时考虑了很多因素，这将导致建立的有限元模型比较复杂，一些非关键因素被考虑进来，非关键因素导致的计算误差被进一步扩大，不能有效反映风机主轴制动器的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机主轴制动器强度校核方法，用于解决现有技术中风机主轴制动器强度校核方法不能准确反映风机主轴制动器情况的问题；同时还提供了一种风机主轴制动器强度校核系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种风机主轴制动器强度校核方法，包括如下步骤：

1)建立风机主轴制动器各部件的三维几何模型，所述三维几何模型包括活动钳体、固定钳体、上挡板、下挡板及螺栓，所述三维几何模型不包括制动器的安装底座；

2)将所述三维几何模型进行转换得到有限元模型，并对所述有限元模型进行有限元分析；

3)在所述有限元模型中对螺栓圆柱面施加螺栓预紧力，并在有限元模型中对活动钳体的活塞孔施加液压力，根据所述预紧力、液压力及由液压力产生的作用在上挡板、下挡板内侧面上的摩擦力，计算风机主轴制动器的等效应力。

本发明首先建立风机主轴制动器各部件的三维几何模型，三维几何模型包括活动钳体、固定钳体、上挡板、下挡板及螺栓，不包括制动器的安装底座；然后将三维几何模型转换为有限元模型，进行有限元分析；再将螺栓预紧力施加到螺栓圆柱面上，并将液压力施加到活动钳体的活塞孔上，计算风机主轴制动器的应力变形情况。本发明的风机主轴制动器各部件的三维几何模型只考虑了关键因素，而未考虑非关键因素，降低了模型复杂性，提高了风机主轴制动器强度校核的效率与准确性，更加符合风电机组主轴制动器的实际运行情况。

为了得到风机主轴制动器的安全系数及危险位置，根据风机主轴制动器的等效应力进一步计算风机主轴制动器的安全系数及危险位置，所述安全系数的计算公式为：

其中，r_m为材料安全系数，取1.1；σ_eqv为等效应力值，单位为MPa；Re为材料屈服强度，单位为MPa。

为了使风机主轴制动器强度校核计算结果更加准确，在将所述三维几何模型转换为有限元模型时，需将所述三维几何模型中的圆角半径、螺纹孔去除，得到去除圆角半径、螺纹孔的三维几何模型。

为了使风机主轴制动器强度校核计算结果更加准确，在活动钳体、固定钳体、上挡板、下挡板及螺栓之间建立Bonded或Rough接触。