[发明专利]一种带复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统

说明书

本发明公开了一种带复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统，其特征是：包括偏航制动器及制动盘；所述的偏航制动器的截面呈U形，偏航制动器的凹槽卡装在制动盘的内缘上；所述的偏航制动器的凹槽的两侧面上分别设有多个液压缸，每个液压缸内分别设有一活塞，活塞连接一摩擦片；所述的制动盘上设有多组复合型声子晶体，多组复合型声子晶体沿圆周方向均匀布置，每组包括沿半径方向设置的多个复合型声子晶体Ⅰ；所述的摩擦片上设有多个复合型声子晶体Ⅱ。本发明使得制动盘和摩擦片可产生局部共振，阻止带隙频段内制动器摩擦振动弹性波传递，对提高风电偏航制动稳定性具有良好效果，能有效对制动尖叫频段时变性、不确定性进行抑制。

技术领域

本发明属于风电减振降噪设备技术领域，具体涉及一种带复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统。

背景技术

在风电机组运行过程中，为了提高风力发电效率，偏航装置使风轮始终处于迎风状态。由于风电机组具有风载荷突变、转动惯量大和偏航力矩大等特性，导致制动过程受大摩擦力、低转速抖动和多组制动器激励的影响，易产生制动失稳诱发尖叫噪声，然而这种具有高声压级、高频率和突发性的脉动尖叫噪声是影响居民睡眠质量的主导因素，另一方面偏航制动失稳易导致制动失效和偏航装置服役周期缩短等问题。因此，需要对风电偏航制动进行减噪处理。

风电机组偏航制动过程中，制动油压通过制动器活塞将摩擦片与制动盘紧紧压一起，两者挤压产生接触压力。随着制动器在制动盘表明滑行，接触副摩擦力不断做功产生大量热能，使接触表面温度急剧升高，导致制动盘表面热弹性变形，接触表面发生翘曲，产生摩擦接触激励力波动，同时制动过程伴随着接触界面微织构摩擦磨损行为，这就导致制动尖叫发生具有时变性和不确定性，制动尖叫噪声频段分布较广，而目前尚未找到有效抑制制动尖叫方法。

近年来声子晶体在减振降噪领域得到广泛应用，声子晶体是由两种或两种以上弹性介质按不同晶格周期排列的复合材料。在声子晶体中，密度和弹性常数不同的材料按结构周期性复合在一起，相互不连通的材料称为散射体，连通为一体的材料称为基体。声子晶体最重要的一个特性是具有独特的带隙属性，弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系即能带结构，色散关系曲线之间的频率范围称为带隙，可以使得频率在带隙范围内的弹性波被阻断传播，利用这个特性，可设计宽频多带隙风电偏航制动器，使制动尖叫频段被阻断，降低偏航制动尖叫发生。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能降低风电偏航制动尖叫噪声频段时变性、不确定性和宽频的基于复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统。

本发明采用的技术方案是：一种带复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统，包括偏航制动器及制动盘；所述的偏航制动器的截面呈U形，偏航制动器的凹槽卡装在制动盘的内缘上；所述的偏航制动器的凹槽的两侧面上分别设有多个液压缸，每个液压缸内分别设有一活塞，活塞连接一摩擦片；所述的制动盘上设有多组复合型声子晶体，多组复合型声子晶体沿圆周方向均匀布置，每组包括沿半径方向设置的多个复合型声子晶体Ⅰ；所述的摩擦片上设有多个复合型声子晶体Ⅱ。

上述的基于复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统中，所述的复合型声子晶体Ⅰ和复合型声子晶体Ⅱ是由铝和复合树脂基组成圆柱晶胞结构；所述的制动盘上设有多组圆柱孔Ⅰ，多组圆柱孔Ⅰ沿圆周方向均匀布置，每组圆柱孔Ⅰ包括沿半径方向设置的多个圆柱孔Ⅰ，每个圆柱孔内嵌装一复合型声子晶体Ⅰ；所述的摩擦片上设有多组圆柱孔Ⅱ，每组圆柱孔Ⅱ包括多个沿圆周方向均匀布置的圆柱孔Ⅱ，多组圆柱孔Ⅱ所在的圆周直径不同且同心；每个圆柱孔Ⅱ内嵌装有一复合型声子晶体Ⅱ。

上述的基于复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统中，所述的制动器包括两个制动液压缸板和垫块，两个制动液压缸板平行设置，两个制动液压缸板之间通过垫块连接，两制动液压缸板相对的面上分别设有三个液压缸。

上述的基于复合型声子晶体抑制尖叫噪声的风电偏航制动系统中，制动盘上圆柱孔I的直径5mm，深度为10mm。