机械制动器在大型风力发电机组中的设计考虑因素

对于大型的风力发电机组，机械制动多置于高速轴。原因是高速轴制动要求的制动力矩相对较低。图10-3为机械制动器构造示意图。

设计机械制动机构应考虑如下因素：

（1）离心应力的限制 当采用高速轴制动时，制动盘高速旋转，离心应力应受到限制。应根据材料的不同，进行离心应力校核。有资料表明，用球墨铸铁制造的制动盘安全轮缘速度大约为90m/s。

（2）摩擦速度的限制 一般用单位面积上的能量耗散率Q来限制摩擦速度，相当于摩擦学中的pv值限制。应根据摩擦面材料的不同，进行校核。有标准提出，对于树脂基摩擦片

Q=μ_fpv≤11.6MW/m² （10-10）

式中 μ_f——摩擦系数；

p——摩擦片上的压强，单位为kN/m²；

v——摩擦速度，单位为m/s。

（3）摩擦片温升的限制 树脂基材料的摩擦片常常选择300℃为温度上限；铜基粉末冶金材料的摩擦片耐热温度为400～600℃。

（4）制动盘温升限制 制动过程中，热量主要流向制动盘。制动盘的温升应该受到限制。否则，会造成摩擦片的损坏以及液压油温的超限。例如：球墨铸铁制造的制动盘温度不应高于600℃。制动盘上各点的温升与制动时间和该点到制动器的距离有关，微分方程如下：

式中 θ——制动盘温度，单位为℃；

t——制动时间，单位为s；(www.xing528.com)

κ——导热率，单位为W/（m·K）；

ρ——密度，单位为kg/m³；

c_t——比热容，单位为J/（kg·K）；

x——微元到制动器的距离，单位为m。

方程（10-11）可以用数值积分法求解。

制动盘温升Δθ（℃）可以由经验公式（10-12）进行估算。

式中 E——总的能量消耗，单位为J；

D——制动盘直径，单位为m；

b——摩擦片宽度，单位为m；

T₀——制动总时间，单位为s。