[發明專利]一種用于風電機組主機架計算的制動卡鉗建模方法

在審

• 申請號: 202111140860.1
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113821957A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 韓花麗;楊妍妮;冀滿忠;胡浩;史帥
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 重慶棱鏡智慧知識產權代理事務所(普通合伙) 50222
• 代理人: 李興寰

本發明提供一種用于風電機組主機架計算的制動卡鉗建模方法，包括以下步驟：分別構建制動卡鉗本體、上摩擦片和下摩擦片三維模型并裝配以構建制動卡鉗簡化三維模型；分別于上摩擦片與制動卡鉗本體頂部之間，以及下摩擦片與制動卡鉗本體底部之間，構建彈性單元以等效模擬制動卡鉗活塞缸對摩擦片的預壓力，以及模擬摩擦片與制動卡鉗本體之間的滑動連接關系。本發明，通過彈性單元等效模擬制動卡鉗活塞缸對摩擦片的預壓力，有效模擬了摩擦片上下運動的制動卡鉗真實工作狀態，補充了現有技術在建立偏航系統建模時的不足，完善了制動卡鉗細節建模方式，建立了載荷在偏航系統傳遞的正確方式，使得風電機組主機架計算時有限元結果更加可靠、可信。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種用于風電機組主機架計算的制動卡鉗建模方法。

背景技術

主機架是風力發電機組中的重要零部件之一，其應力水平直接影響著整機的安全性，而主機架應力的計算是基于有限元進行。主機架有限元模型包括主機架、主軸、扭力臂、軸承座、偏航電機、偏航軸承、制動盤、制動卡鉗、塔筒、彈性支承、齒輪箱扭力臂等。制動卡鉗作為風電機組偏航系統的重要組成部件，在有限元建模時如何正確的建立制動卡鉗的模型是主機架計算中一個至關重要的因素。制動卡鉗活塞缸中碟簧或者液壓裝置提供預壓力作用于下墊塊，并通過下墊塊作于制動盤，通過下墊塊和制動盤之間摩擦力來抵抗主機架的扭轉運動，從而達到制動的效果。以往的建模方式往往忽略了活塞缸的預壓力，直接將摩擦墊塊與制動盤綁定連接，或者將制動卡鉗耦合到制動盤中心建立扭轉彈性單元的方式模擬制動卡鉗的制動效果，但是這種方式往往忽略了制動卡鉗工作時的真實狀態，導致偏航扭矩分配的錯誤，進而導致載荷傳遞不正確，影響了主機架計算的正確性和精確性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供的一種用于風電機組主機架計算的制動卡鉗建模方法，以解決現有建模方式忽略了活塞缸的預壓力，導致偏航扭矩分配的錯誤，進而導致載荷傳遞不正確，影響了主機架計算的正確性和精確性的技術問題。

為了實現上述目的，本發明通過如下技術方案來實現：

一種用于風電機組主機架計算的制動卡鉗建模方法，包括以下步驟：

分別構建制動卡鉗本體、上摩擦片和下摩擦片三維模型；

基于所述制動卡鉗本體、上摩擦片和下摩擦片裝配以構建制動卡鉗簡化三維模型；

分別于上摩擦片與制動卡鉗本體頂部之間，以及下摩擦片與制動卡鉗本體底部之間，構建彈性單元以等效模擬制動卡鉗活塞缸對摩擦片的預壓力，以及模擬摩擦片與制動卡鉗本體之間的滑動連接關系。

可選地，分別于上摩擦片與制動卡鉗本體頂部之間，以及下摩擦片與制動卡鉗本體底部之間，構建彈性單元以等效模擬制動卡鉗活塞缸對摩擦片的預壓力，以及模擬摩擦片與制動卡鉗本體之間的滑動連接關系，包括：

所述彈性單元的數量與制動卡鉗活塞缸的數量一一對應，所述彈性單元的設置位置與制動卡鉗活塞缸的設置位置也一一對應，所述彈性單元的預壓力為活塞缸的最大頂升力。

可選地，所述彈性單元的預壓力為活塞缸的最大頂升力F，采用以下公式：

其中，d代表活塞缸的直徑，p代表活塞缸的活塞壓力。

可選地，分別于上摩擦片與制動卡鉗本體頂部之間，以及下摩擦片與制動卡鉗本體底部之間，構建彈性單元以等效模擬制動卡鉗活塞缸對摩擦片的預壓力，以及模擬摩擦片與制動卡鉗本體之間的滑動連接關系，包括：

通過建立耦合點的方式，分別將位于制動卡鉗上部的全部活塞缸及上摩擦片耦合至各自的中點，并于兩耦合點之間構建第一彈性單元；

通過建立耦合點的方式，分別將位于制動卡鉗下部的全部活塞缸及下摩擦片耦合至各自的中點，并于兩耦合點之間構建第二彈性單元。