[發明專利]一種帶復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統

在審

• 申請號: 202011386801.8
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112392874A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 潘陽;陳安華;賓光富;高國強;顏健;常騰飛;汪志能
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: F16D55/02
• 分類號: F16D55/02;F16D65/00;F16D65/12;F16D69/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 烏景瑞

本發明公開了一種帶復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統，其特征是：包括偏航制動器及制動盤；所述的偏航制動器的截面呈U形，偏航制動器的凹槽卡裝在制動盤的內緣上；所述的偏航制動器的凹槽的兩側面上分別設有多個液壓缸，每個液壓缸內分別設有一活塞，活塞連接一摩擦片；所述的制動盤上設有多組復合型聲子晶體，多組復合型聲子晶體沿圓周方向均勻布置，每組包括沿半徑方向設置的多個復合型聲子晶體Ⅰ；所述的摩擦片上設有多個復合型聲子晶體Ⅱ。本發明使得制動盤和摩擦片可產生局部共振，阻止帶隙頻段內制動器摩擦振動彈性波傳遞，對提高風電偏航制動穩定性具有良好效果，能有效對制動尖叫頻段時變性、不確定性進行抑制。

技術領域

本發明屬于風電減振降噪設備技術領域，具體涉及一種帶復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統。

背景技術

在風電機組運行過程中，為了提高風力發電效率，偏航裝置使風輪始終處于迎風狀態。由于風電機組具有風載荷突變、轉動慣量大和偏航力矩大等特性，導致制動過程受大摩擦力、低轉速抖動和多組制動器激勵的影響，易產生制動失穩誘發尖叫噪聲，然而這種具有高聲壓級、高頻率和突發性的脈動尖叫噪聲是影響居民睡眠質量的主導因素，另一方面偏航制動失穩易導致制動失效和偏航裝置服役周期縮短等問題。因此，需要對風電偏航制動進行減噪處理。

風電機組偏航制動過程中，制動油壓通過制動器活塞將摩擦片與制動盤緊緊壓一起，兩者擠壓產生接觸壓力。隨著制動器在制動盤表明滑行，接觸副摩擦力不斷做功產生大量熱能，使接觸表面溫度急劇升高，導致制動盤表面熱彈性變形，接觸表面發生翹曲，產生摩擦接觸激勵力波動，同時制動過程伴隨著接觸界面微織構摩擦磨損行為，這就導致制動尖叫發生具有時變性和不確定性，制動尖叫噪聲頻段分布較廣，而目前尚未找到有效抑制制動尖叫方法。

近年來聲子晶體在減振降噪領域得到廣泛應用，聲子晶體是由兩種或兩種以上彈性介質按不同晶格周期排列的復合材料。在聲子晶體中，密度和彈性常數不同的材料按結構周期性復合在一起，相互不連通的材料稱為散射體，連通為一體的材料稱為基體。聲子晶體最重要的一個特性是具有獨特的帶隙屬性，彈性波在聲子晶體中傳播時，受其內部周期結構的作用，形成特殊的色散關系即能帶結構，色散關系曲線之間的頻率范圍稱為帶隙，可以使得頻率在帶隙范圍內的彈性波被阻斷傳播，利用這個特性，可設計寬頻多帶隙風電偏航制動器，使制動尖叫頻段被阻斷，降低偏航制動尖叫發生。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種能降低風電偏航制動尖叫噪聲頻段時變性、不確定性和寬頻的基于復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統。

本發明采用的技術方案是：一種帶復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統，包括偏航制動器及制動盤；所述的偏航制動器的截面呈U形，偏航制動器的凹槽卡裝在制動盤的內緣上；所述的偏航制動器的凹槽的兩側面上分別設有多個液壓缸，每個液壓缸內分別設有一活塞，活塞連接一摩擦片；所述的制動盤上設有多組復合型聲子晶體，多組復合型聲子晶體沿圓周方向均勻布置，每組包括沿半徑方向設置的多個復合型聲子晶體Ⅰ；所述的摩擦片上設有多個復合型聲子晶體Ⅱ。

上述的基于復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統中，所述的復合型聲子晶體Ⅰ和復合型聲子晶體Ⅱ是由鋁和復合樹脂基組成圓柱晶胞結構；所述的制動盤上設有多組圓柱孔Ⅰ，多組圓柱孔Ⅰ沿圓周方向均勻布置，每組圓柱孔Ⅰ包括沿半徑方向設置的多個圓柱孔Ⅰ，每個圓柱孔內嵌裝一復合型聲子晶體Ⅰ；所述的摩擦片上設有多組圓柱孔Ⅱ，每組圓柱孔Ⅱ包括多個沿圓周方向均勻布置的圓柱孔Ⅱ，多組圓柱孔Ⅱ所在的圓周直徑不同且同心；每個圓柱孔Ⅱ內嵌裝有一復合型聲子晶體Ⅱ。

上述的基于復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統中，所述的制動器包括兩個制動液壓缸板和墊塊，兩個制動液壓缸板平行設置，兩個制動液壓缸板之間通過墊塊連接，兩制動液壓缸板相對的面上分別設有三個液壓缸。

上述的基于復合型聲子晶體抑制尖叫噪聲的風電偏航制動系統中，制動盤上圓柱孔I的直徑5mm，深度為10mm。