風電制動器鉗體振動穩(wěn)定性分析與設計

【摘要】： 風電制動器是風力發(fā)電機制動系統(tǒng)的重要組成部分,制動器的制動穩(wěn)定性直接影響到風力發(fā)電機的安全運行,而制動器制動時的低頻抖動是影響制動器振動穩(wěn)定性的主要因素,對制動鉗的使用壽命影響極大。因此,降低制動鉗低頻抖動時的振動位移,減少對制動鉗的疲勞破壞,對于提高制動器的制動效能具有十分重要的意義。本文以大連華銳液壓廠采購的SVENDBORG制動器為研究對象,對制動鉗的結(jié)構(gòu)進行振動穩(wěn)定性研究,改變制動鉗結(jié)構(gòu)參數(shù),降低低頻抖動位移,避開尖叫頻率,并結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計,設計制動鉗的合理外形結(jié)構(gòu)。 本文首先對制動器的結(jié)構(gòu)和工作原理進行了闡述。對制動鉗模型進行模態(tài)分析。分析結(jié)果表明,制動鉗第八階固有頻率與制動尖叫頻率比較接近,是引起制動尖叫的一個主要原因,為下一步研究制動器的振動穩(wěn)定性提供了理論依據(jù)。 介紹了諧響應分析的理論基礎(chǔ)。采用有限元分析軟件對制動鉗進行諧響應分析,得出了通過改變制動鉗的結(jié)構(gòu)參數(shù)可改善振動穩(wěn)定性的重要結(jié)論。 根據(jù)制動器外部結(jié)構(gòu),對制動鉗進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。制動鉗結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化目標是在滿足強度條件的前提下,使制動鉗結(jié)構(gòu)的剛度、固有振動頻率改變最小的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化。因此需對制動器外部結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析、模態(tài)分析。通過結(jié)構(gòu)分析,得出制動器外部結(jié)構(gòu)的應力、位移分布和大小;通過模態(tài)分析,得出制動器外部結(jié)構(gòu)的固有振動頻率和振型。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析,得出制動鉗材料的合理分布,根據(jù)結(jié)果設計出制動鉗的理想模型。 最后根據(jù)拓撲優(yōu)化的理想模型,結(jié)合諧響應分析得到的結(jié)構(gòu)尺寸,設計出合理的制動器鉗體結(jié)構(gòu)。 【關(guān)鍵詞】：制動器 諧響應分析 制動鉗 拓撲優(yōu)化
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題背影與來源8-9
• 1.2 文獻綜述9-12
• 1.2.1 制動器振動與噪聲的研究發(fā)展概況9-11
• 1.2.2 拓撲優(yōu)化理論的研究發(fā)展概況11-12
• 1.3 本課題研究的意義和內(nèi)容12-14
• 1.3.1 本課題研究的意義12-13
• 1.3.2 本文研究的內(nèi)容13-14
• 2 風電制動器結(jié)構(gòu)動力學分析14-18
• 2.1 風電制動器的結(jié)構(gòu)及工作原理14-15
• 2.2 結(jié)構(gòu)動力學方程15-16
• 2.3 系統(tǒng)的動力響應16-17
• 2.4 本章小結(jié)17-18
• 3 風電制動器鉗體振動模態(tài)研究18-27
• 3.1 模態(tài)分析理論18-19
• 3.2 ANSYS模態(tài)分析19-20
• 3.3 風電制動器鉗體模態(tài)分析20-26
• 3.3.1 建立幾何模型20-22
• 3.3.2 有限元模型的建立22-23
• 3.3.3 制動鉗模態(tài)分析23-26
• 3.4 本章小結(jié)26-27
• 4 風電制動器鉗體諧響應分析27-41
• 4.1 諧響應分析理論27-28
• 4.2 風電制動器鉗體參數(shù)對穩(wěn)定性的影響28-40
• 4.2.1 被動鉗體厚度分析32-34
• 4.2.2 被動鉗體寬度分析34-37
• 4.2.3 被動鉗體的密度分析37
• 4.2.4 被動鉗體綜合參數(shù)的交叉作用37-39
• 4.2.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)配對后鉗體對振動的影響39
• 4.2.6 參數(shù)對鉗體固有頻率的影響39-40
• 4.3 本章小結(jié)40-41
• 5 制動器鉗體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計41-58
• 5.1 制動器主體結(jié)構(gòu)分析過程41-46
• 5.1.1 制動器主體有限元模型的建立41-42
• 5.1.2 制動器主體單元型號的選擇、網(wǎng)格劃分42-44
• 5.1.3 制動器主體邊界條件的定義44
• 5.1.4 制動器接觸對的建立44-45
• 5.1.5 制動器主體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果45-46
• 5.2 制動器主體模態(tài)分析46-48
• 5.3 制動器結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化48-57
• 5.3.1 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化方法48-50
• 5.3.2 HyperWorks軟件拓撲優(yōu)化的主要步驟50-51
• 5.3.3 制動器拓撲優(yōu)化前處理51-53
• 5.3.4 制動器結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化結(jié)果53-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 6 制動器鉗體外形設計58-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻61-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況63-64
• 致謝64-65

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