【正文】 e ???? 平均半徑為： mmRRR m =2= 21 ? 因?yàn)?│ Re Rm│ =, Rm 和 Re 之間相差不大，所以可以得出摩擦襯塊和制動(dòng)盤之間的單位壓力分布均勻，摩擦塊的磨損較為均勻。 (5)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，質(zhì)量輕，保養(yǎng)方便。 (3)除塵和除水的性能好，制動(dòng)盤上灰塵與水等污物易被制動(dòng)盤甩掉。 常用的制動(dòng)器類型有塊式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器、標(biāo)準(zhǔn)塊式制動(dòng)器，現(xiàn)代風(fēng)機(jī)一般選用盤式制動(dòng)器。 (3)低速軸與高速軸都安裝剎車閘時(shí)，剎車力矩由兩個(gè)剎車閘分?jǐn)?，就可? 減小低速軸剎車閘的尺寸，同時(shí)也降低了齒輪箱所受的扭矩。這樣剎車閘的尺寸較小。但是剎車閘安裝在低速軸時(shí)，齒輪箱所受扭矩就較小。 (1)安裝在低速軸 ? ? ? ? mT 9 0 2 3 . 5 + 5 2 . 1 8 1 . 2 = 9 1 9 . 2 8A B L A GT J N J K N? ?? ? ? ? ? ? ? ? (2)安裝在高速軸 ? ? ? ? mT = + 3 . 5 + 5 2 . 1 8 2 . 2 + 3 6 5 1 9 7 . 2 8A A G B HJ N J T N K N? ?? ? ? ? ? ? ? ? (3)分別安裝在低速與高速軸 ? ? ? ? mT 9 0 2 3 . 5 + 5 2 . 1 8 2 . 2 + 3 6 5 1 0 9 9 . 2 8A B L A G B HT J N J T N K N? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?式中： T:A 氣動(dòng)力矩 （ mKN? ） N：齒輪箱傳動(dòng)比為 5 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 24 BLT ：低速軸剎車力矩 m902KN? :BHT 高速軸剎車力矩 m36KN? AJ ：槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2kg m? GEJ ：齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2kg m? :GJ 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2kg m? :? 角加速度 通過對(duì)剎車過程的受力分析，可以得出以下結(jié)論 (1)剎車閘安裝在低速軸上時(shí)，需要較大剎車力矩。由于風(fēng)輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低速軸、齒輪箱的傳動(dòng)軸與高速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此在計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)（發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大約是齒輪箱的 30 倍）。因此分析剎車過程中傳動(dòng)系統(tǒng)受力的變化，對(duì)于剎車系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是十分必要的。 變形能的大小實(shí)際上體現(xiàn)了應(yīng)變的水平，根據(jù)廣義胡克定律，應(yīng)變與應(yīng)力成正比。當(dāng)然，這種方式不是簡(jiǎn)單的在低速軸上添加一套剎車閘，而是在借鑒汽車工業(yè)上所用的 ABS 的原理基礎(chǔ)上添加一套剎車閘，并借鑒 ABS 的控制原理進(jìn)行控制。添加阻尼管后，液壓缸反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，剎車片受到剎車彈簧的推力也 隨著液壓的減小而逐漸增大，這時(shí)剎車片的運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)。較大的剎車閘尺寸會(huì)在安裝上有困難，較大的剎車力矩又對(duì)液壓系統(tǒng)的 密封性能提出了更高的要求。 為大大減小齒輪箱所受的沖擊，避免齒輪箱受沖擊載荷損壞，可將剎車閘安 裝在低速軸上。在冬季，風(fēng) 速一般較高，經(jīng)常超出風(fēng)機(jī)所能承受的風(fēng)速范圍。 高速軸設(shè)置剎車閘的最大弊端是：齒輪箱經(jīng)常過載，由于風(fēng)輪制動(dòng)時(shí)葉片不 連貫停頓。安裝在高速軸上的機(jī)械剎 車比空氣動(dòng)力剎車更為重要。 本文中在高低速軸上各裝了一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，所以選用二傳感器二通道式。 二傳感器二通道式 摩托車采用這種方式，因?yàn)槟ν熊嚽昂筝喚哂歇?dú)立的液壓系統(tǒng)。 三傳感器三通道式 采用兩個(gè)傳感器分別控制汽車兩前輪，用一個(gè)傳感器 (裝于差速器上 )、同一 條液壓管路控制后輪 四傳感 器三通道式 采用兩個(gè)傳感器分別控制汽車兩前輪，把后輪的兩個(gè)傳感器信號(hào)加以綜合處 理后，用同一條液壓管路控制兩后輪。 ABS 的型式 按照傳感器數(shù)量和控制通道數(shù)可將 ABS 系統(tǒng)分為如下幾種型式： 四傳感器四通道式 根據(jù)兩個(gè)傳感器信號(hào)分別控制汽車兩前輪，后輪可采用兩種方式進(jìn)行控制。 (3)保壓過程 給電磁閥通入較小的電流時(shí)，所有的通路都被截?cái)啵阅鼙３种苿?dòng)壓力。它的作用是把減壓過程中輪缸流出的制動(dòng)液送回 高壓端，這樣可以防止 ABS 工作時(shí)制動(dòng)踏板行程發(fā)生變化。 (2)減壓過程 當(dāng)電磁 閥通入較大電流時(shí)．主缸和輪缸的通路被截?cái)?，輪缸和液壓油箱相通? 輪缸的制動(dòng)液流入液壓油箱，制動(dòng)壓力降低。循環(huán)式壓力調(diào)節(jié)器的工作過程如下： 這種形式是在汽車原有制動(dòng)管路中串聯(lián)進(jìn)電磁閥直接控制制動(dòng)壓力的增減。它接到 ECU的指令后，通過電磁閥的工作直接或間接地實(shí)現(xiàn)車輪制動(dòng)器中壓力的調(diào)節(jié)。 壓力調(diào)節(jié)囂 壓力調(diào)節(jié)器的形式很多，有真空式、液壓式、機(jī)械式、空氣式、空氣液壓加 力式等。電子控制裝置能控制壓力調(diào)節(jié)器，對(duì)其它部件還具有監(jiān)控功能。 電子控制裝置（ ECU） 電子控制裝置具有運(yùn)算功能，接收輪速傳感器的交流信號(hào)，計(jì)算出車輪速 度、滑移率和車輪的加、減速度。 輪速傳感器 其作用是測(cè)出車輪的轉(zhuǎn)速，并 把速度信號(hào)送到電子計(jì)算機(jī)。 ABS 的結(jié)構(gòu)與工作原理 ABS 的基本工作原理是充分利用輪胎和地面的附著系數(shù)，主要采用控制制動(dòng)力的方法，給各車輪施加最合適的制動(dòng)力。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ABS(Anti— lock Braking System)可以在汽車制動(dòng)過 程中 自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 19 第四章 ABS 在風(fēng)機(jī)機(jī)械剎車系統(tǒng)中的應(yīng)用 ABS 簡(jiǎn)介 ABS 技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，它縮短了剎車時(shí)間和剎車距離，減少了事故的發(fā)生。 (2)電機(jī)解列與剎車機(jī)構(gòu)動(dòng)作之間的延遲時(shí)間間隔不能準(zhǔn)確測(cè)知。 (4)風(fēng)速越大，剎車時(shí)間相應(yīng)也就越長(zhǎng)；若到額定值以后，風(fēng)速的大小與剎車時(shí)間的關(guān)系主要取決于機(jī)組的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。 (2)若通過剎車機(jī)構(gòu)能使機(jī)組停 住 ，則剎車機(jī)構(gòu)投入前的瞬 時(shí) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最大。這樣假設(shè)是考慮到剎車作用后的溫度效應(yīng)。假定剎車力矩是剎車機(jī)構(gòu)作用時(shí)間的函數(shù)。通常是由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到轉(zhuǎn)矩曲線的某些具肯代表性的點(diǎn)，用 MATLAB 最小二乘曲線擬合程序?qū)ζ溥M(jìn)行擬合，得到式(3． 4)。風(fēng)速可以是定常的，也可以是時(shí)變的。 風(fēng)輪和傳動(dòng)裝置是一個(gè)慣性為 J 的大飛輪。對(duì)不同的機(jī)組而 言，動(dòng)作的方式及速率是不同的。 (2) 時(shí)間上的 Os，定義為電機(jī)從電網(wǎng)解列的瞬間，因此在這以前用來產(chǎn)生 電能的凈轉(zhuǎn)子力矩此后使轉(zhuǎn)子加速。通過分析可建立剎車機(jī)構(gòu)的最佳速率。顯然，剎車系統(tǒng)動(dòng)作速率越大，則轉(zhuǎn)子超速量越大。 剎車系統(tǒng)模型的建立 無論風(fēng)輪采用何種氣動(dòng)剎車方式，預(yù)測(cè)甩負(fù)載后機(jī)組的剎車特性是最重要 的。 3．緊急停車 (1)所有繼電器、接觸器失電。 (2)當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)主接觸器跳開，第二步剎車被投入。 (3)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí)，第一步剎車投入 (4)如果葉尖擾流器釋放后轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，則第一部剎車投入 (5)下一次使用剎車系統(tǒng)時(shí)，第二部投入剎車先投入 (6)停機(jī)后葉尖擾流器收回 從發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)剎車時(shí)，葉 尖擾流器釋放 2S 后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超速 5％，或 15s 后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速仍未降到 20r／ min 為不正常情況，此時(shí)應(yīng)當(dāng)執(zhí)行安全停 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 16 機(jī)。 (5)停機(jī)后葉尖擾流器收回。 (3)如果葉尖擾流器釋放后轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，則第二步剎車投入。 (3)液壓系統(tǒng)保持工作壓力 (4)調(diào)向系統(tǒng)停止工作 4．緊急停機(jī)狀態(tài) (1)機(jī)械剎車與氣動(dòng)剎車同時(shí)投入 (2)緊急電路 (安全鏈 )開啟 (3)計(jì)算機(jī)所有輸出信號(hào)無效 (4)計(jì)算機(jī)仍在運(yùn)行和測(cè)量所有輸入信號(hào) 風(fēng)機(jī)制動(dòng)過程有三種情況： 1．正常停機(jī) 發(fā)電機(jī)沒有聯(lián)網(wǎng)，制動(dòng)程序是： (1)通過電磁閥釋放葉尖擾流器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)均有液壓系 統(tǒng)的壓力保持其處于非制動(dòng)狀態(tài)。現(xiàn) 代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械 剎車系統(tǒng)一般安裝在高速軸上。 設(shè)置在低速軸上的優(yōu)點(diǎn)是：制動(dòng)力矩大，剎車可靠，剎車時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)載荷 不會(huì)作用在齒輪箱上。 設(shè)置在高速軸上有以下優(yōu)點(diǎn)：剎車力矩小，剎車力矩的變化與齒輪箱有關(guān)系：齒輪箱可帶集成的風(fēng)輪支撐。因此，機(jī)械剎車主要作為輔助剎車系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)大多為盤式剎車系統(tǒng)。突開閥不受控制系統(tǒng)的指令控制 ， 是獨(dú)立的安全保護(hù)措施。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 13 圖 3． 1 剎車裝置液壓系統(tǒng) 電磁閥 l 2～ 2 為停機(jī)閥， 用來釋放氣動(dòng)剎車液壓缸的液壓油，使葉尖擾流器在離心力的作用下滑出：突開閥 14，用于超速保護(hù)。壓力開關(guān) 9 根據(jù)蓄能器的壓力控制液壓泵電機(jī)的停／起。 圖右面是兩個(gè)獨(dú)立的高速軸制動(dòng)器回路，通過電磁閥 13 一 l 與 13— 2 分別控 制風(fēng)力發(fā)電裝置剎車系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)智能控制研究制動(dòng)器中液 壓 油的進(jìn)出，從而控制制動(dòng)器動(dòng)作。壓力開關(guān) 9 一 2 由蓄能器的壓力控制，蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開關(guān)動(dòng)作，電磁閥 12— 1 關(guān)閉。溢流閥 6 用來限制系統(tǒng)最高壓力。在兩 個(gè)回路中各裝有兩個(gè)壓力傳感器，以指示系統(tǒng)壓力，控制液壓泵站補(bǔ)油和確定剎車機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。當(dāng)需要停機(jī)或制動(dòng) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 12 時(shí)，兩回路中的常開電磁閥先后失電，葉尖擾流器一路壓力油被卸回油箱 (對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)是指槳葉的迎角發(fā)生變化 )，實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力剎車動(dòng)作。通常 它由兩個(gè)壓力保持回路組成，一路通過蓄能器供給葉尖擾流器 (變槳距風(fēng)力發(fā)電 機(jī)是供給變槳距機(jī)構(gòu) )，另一路通過蓄能器供給機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動(dòng)力 剎車是通過槳葉迎角的變化來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，葉尖擾流器作為槳葉的一部分起吸收風(fēng)能的作用，保持這種狀態(tài)的動(dòng)力是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的液壓系統(tǒng)。 剎車裝置簡(jiǎn)介 風(fēng)力發(fā)電機(jī)中有兩種剎車 裝置：空氣動(dòng)力剎車與機(jī)械剎車。在檢修機(jī)組時(shí)，也應(yīng)該使機(jī)組處在剎車狀態(tài)，以防人員傷害及機(jī)組損壞。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中，風(fēng)速高于設(shè)計(jì)范圍，機(jī)組應(yīng)立即發(fā)出剎車指令，防止風(fēng)輪失速引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞。不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)風(fēng)速有 一定的范圍要求。此時(shí)的液壓系統(tǒng)不再是簡(jiǎn)單的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它自身已組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用了電液比例閥或電液 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 11 伺服閥，使 控制系統(tǒng)的水平提高到一個(gè)新的階段。它不僅要監(jiān)視電網(wǎng)風(fēng)況和機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，而且還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對(duì)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，以提高機(jī)組的運(yùn)行效率和發(fā)電量。這就對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)提出了較高的要求。 圖 變槳距和定槳距風(fēng)力機(jī)的功率曲線 控制系統(tǒng) 風(fēng)力資源豐富的地區(qū)一般是海島或邊遠(yuǎn)地區(qū)甚至是海上，環(huán)境比較惡劣，分 散式分布的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常要求能夠無人值守運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。變槳距控制的優(yōu)點(diǎn)是能夠確保高風(fēng)速段的額定功率，額定功率點(diǎn)以上輸出平穩(wěn)、在額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)、提高風(fēng)力機(jī)組起動(dòng)性能與制動(dòng)性能、提高風(fēng)機(jī)的整體柔性度、減小整機(jī)和槳葉的受力狀況。 目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用變槳距控制技術(shù)，例如， VESTAS 的、 V802MW， ENERCON 的 、 E581MW， GE 的、 、 ， REPOWER 的 MW、 MM82 2MW，NORDEX 的 S77/ 等都采用變槳距系統(tǒng)。由于葉尖部分處于距離軸的最遠(yuǎn)點(diǎn)，整個(gè)葉片作為一個(gè)長(zhǎng)的杠桿，擾流器產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力相當(dāng)高，足以使風(fēng)力機(jī)在幾乎沒有任何磨損的情況下迅速減速，這一過程即是槳葉空氣動(dòng)力剎車。 2 .2 .3 槳葉系統(tǒng) 現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的槳葉系統(tǒng)主要有兩種： 1) 定槳距系統(tǒng) 就是根據(jù)計(jì)算所得的實(shí)際安裝角將其固定到輪轂上，不能變動(dòng)葉片安裝角。國(guó)外一般采用 2． 4 極的發(fā)電機(jī)。 2)輸入軸的強(qiáng)度高、剛性大、加大支承，可承受大的徑向力、軸向力和傳遞大的轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的要求。增速箱的低速軸接槳葉，高速軸聯(lián)接發(fā)電機(jī)。但是在目前，這種電機(jī)在設(shè)計(jì)和制造上仍然存在一些難題。由于繞線式異步發(fā)電機(jī)有滑環(huán)電刷，這種摩擦接觸式結(jié)構(gòu)在風(fēng)力發(fā)電惡劣的運(yùn)行環(huán)境中較易出現(xiàn)故障。 如果定義軸向誘導(dǎo)因子 ? ?11/a V V V?? ，則 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 8 ? ? 11V a V?? ? ?2112V a V?? 風(fēng)能利用系數(shù) ? ?241PC a a?? 當(dāng) PC = 時(shí)，誘導(dǎo)因子 1 2 11 2 1,3 3 3a V V V V? ? ?， 實(shí)際功率 ? ?2 2 2 2 2 21 2 11 1 1 0 .5 9 3 1 .2 5 3 .1 4 6 0 1 2 = 1 3 42 9 9PPF C s V V C D V KN? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 其中 21s=4 D? 輸出功率 ? ? ? ?2 2 3 2 31 2 1 2 11 8 2 1 .2 5 3 .4 6 0 1 2 1 .8 M W4 2 7 2