圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，后者则安装在制动底板上，而制动底板则紧固在前桥的前梁或后桥桥壳半袖套管的凸缘上，其旋转的摩擦元件为制动鼓。车轮制动器的制动鼓均固定在轮鼓上。制动时，利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦路片的外表面作为对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带，其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外因柱表面与制动带摩擦片的内圆弧面作为对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。鼓式制动器按蹄的类型分为如下图所示图鼓式制动器简图领从蹄式用凸轮张开领从蹄式用制动轮缸张开双领蹄式非双向，平衡式双向双领蹄式单向增力式双向增力式领从蹄式制动器如图上图所示，若图上方的旋向箭头代表前进时制动鼓的旋转方向制动鼓正向旋转，则蹄为领蹄，蹄为从蹄。汽车倒车时制动鼓的旋转方向变为反向旋转，则相应地使领蹄与从蹄也就相互对调了。这种当制动鼓正反方向旋转时总具有个领蹄和个从蹄的内张型鼓式制动器称为领从蹄式制动器。领蹄所受的摩擦力使蹄压得更紧，即摩擦力矩具有增势作用，故又称为增势蹄而从蹄所受的摩擦力使蹄有离开制动鼓的趋势，即摩擦力矩具有减势作用，故又称为减势蹄。增势作用使领蹄所受的法向反力增大，而减势作用使从蹄所受的法向反力减小。双领蹄式制动器若在前进时两制动蹄均为领蹄的制动器，则称为双领蹄式制动器。显然，当汽车倒车时这种制动器的两制动蹄又都变为从蹄故它又可称为单向双领蹄式制动器。如图所示，两制动蹄各用个单活塞制动轮缸推动，两套制动蹄制动轮缸等机件在制动底板上是以制动底板中心作对称布置的，因此，两蹄对制动鼓作用的合力恰好相互平衡，故属于平衡式制动器。双向双领蹄式制动器如图当制动鼓正向和反向旋转时，两制动助均为领蹄的制动器则称为双向双领蹄式制动器。它也属于平衡式制动器。单向增力式制动器如图单向增力式制动器如图所示两蹄下端以顶杆相连接，第二制动蹄支承在其上端制动底板上的支承销上。由于制动时两蹄的法向反力不能相互平衡，因此它居于种非平衡式制动器。如图将单向增力式制动器的单活塞式制动轮缸换用双活塞式制动轮缸，其上端的支承销也作为两蹄共用的，则成为双向增力式制动器。对双向增力式制动器来说，不论汽车前进制动或倒退制动，该制动器均为增力式制动器。盘式制动器的结构形式钳盘式制动器又称为碟式制动器，是因为其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘油缸制动钳油管等。制动盘用合金钢制造并固定在轮轴上，随轮轴转动。油缸固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。油缸的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来样。钳盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，称为制动盘。工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有个。这些制动块及其驱动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。钳盘式制动器的释放是制动器的制动覆面脱离制动轮表面，解除制动力矩的过程。在常闭型钳盘式制动器的加载是靠弹簧力，用调整弹簧压力调整制动力的大小。驱动油缸的工作行程，是在制动器释放过程中柱塞移动的距离。根据结构形式不同，常用的盘式制动器有全盘式锥盘式及钳盘式三种。其中，钳盘式在风机机组中最为普遍。钳盘式制动器的结构组成钳盘式制动器是由安装在高速轴或低速轴上的制动盘与布置在四周的制动卡钳所组成。如图所示。制动盘随轴起转动，而制动夹钳固定。有个预压的弹簧制动力作用在制动夹钳上，通过油缸提供的液压力推动活塞将制动夹钳打开。图钳盘式制动器全图般而言，要求机械制动的预压弹簧制动力在额定负载下脱网时能够保证风力发电机组的安全停机。但在实际停机的制动过程中，液压力并不是完全释放，弹簧力也只作用了部分。为了保证在制动过程中液压力并不是完全释放，在液压系统中设置了个特殊的减压阀和蓄能器。为了监视机械制动机构的内部工作状态，制动夹钳内部装有指示制动衬垫厚度的传感器和温度传感器。钳盘式制动缸般是成对布置，为的是避免使制动轴受到弯矩和径向力。在制动转矩较大情况下，可采用多对制动缸。大中型风机机组般有对制动卡钳，也有的为对，如图所示。图中，为液压油的通入口。为了防止液压油高温变质，还应采取隔热措施以降低摩擦副温升，必要时可在制动盘中间开通风沟，其结构如图所示。图多对制动缸组合装示意图图带有通风沟的制动器钳盘式制动器的分类按制动钳的结构形式区分，钳盘式制动器的结构形式有以下几种图钳盘式制动器示意图固定钳工飞，如图所示。制动盘两侧均有油缸。制动时制动钳在两侧油缸中的活塞驱动下作相向移动。浮动钳式，分为滑动钳式和摆动钳式两种。图和分别为滑动钳式制动器和摆动钳式制动器。滑动钳式，如图所示。只在制动盘的侧置有油缸，制动钳可以相对于制动盘作轴向滑动。其中侧的制动块固定在钳体上。在制动时，另侧的活动制动块在液压力作用下靠压向制动盘，而制动钳体连同固定其上的制动块在反作用力下压向制动盘的另侧，直到两侧的制动块受力均等为止。摆动钳式，如图所示。也只在制动盘的侧置有油缸，制动钳体与固定支座饺接。制动过程中，钳体在与制动盘垂直的平面内摆动而不是滑动。为了使制动块能够全面均匀的磨损，设计时将制动衬垫预先做成棋形，般将磨擦面做成和背面的倾斜角为度左右。制动衬块在制动过程中渐渐磨损，在磨损过薄时，般为左右更换制动衬垫。钳盘式制动器的基本工作原理是制动衬垫压制动盘，靠摩擦力矩制动。风力发电机组中普遍使用的有常开固定钳盘式制动器和常闭固定钳盘式制动器。常开固定钳盘式制动器的工作原理风机运行时，制动衬垫的底板通过平衡杠杆组和销轴固定在机架上，制动器在弹簧的作用下常开。制动时，将液压油通入制动器的油缸，制动衬垫在活塞的推力下克服弹簧压力而紧闸。制动衬垫通过平等杆组与制动盘保持平行。如图所示。销轴机架制动盘制动衬垫的底板平等杠杆组制动器的油缸弹簧图常开固定钳式制动器常闭固定钳式制动器的工作原理在制动盘的两侧对称布置两个相同的制动缸，制动缸固定在基架上。蝶形弹簧有预压的弹簧力，活塞在蝶形弹簧的压缩弹力下推动顶杆使制动都能够将叶轮从危险的高速空载状态制动到完全停止不转。最严重的紧急制动情况出现在发电电网突然掉电，并且风速大于额定风速的情况下。对于变桨距调节风电机组，最大超速发生在风速为额定风速时，这时随着转速的变化率下降空气动力转矩逐渐减小，并且在风速更高时变成负数。相反的，如果变桨距装置失灵，更大的空气动力转矩随着叶轮的减速和攻角增加而上升了，制动情况在更大风速时变得更加严重。如果空气动力制动系统完全失效时，要求机械制动也能够制动叶轮。对于这种情况可以看作机械制动是在空气制动机构失效导致超速的紧急停机事件中起作用。在实际使用中，这种情况并不多见，因此，允许机械制动过程造成的些制动衬垫甚至制动盘的损伤。另外方面，如果在严重超速发生前启动机械制动机构，那么在空气动力制动系统失效发生情况下，将会减小机械制动需要克服的空气动力转矩。机械制动系统的最基本的任务就是无论在任何紧急情况下，当对系统发出制动指令时，制动机构都能完成停机制动任务，起到对风机安全保护的作用。为了确保风机机组的安全和在任何工况下都能有效的制动，本文选择最严重的紧急制动情况进行研究。即机械制动系统的制动任务是在风速大于额定风速情况下发电电网突然掉电，且空气制动系统完全失效时，要求机械制动也能够制动叶轮。计算最大制动力矩和卡钳夹紧力风机在开始制动时制动力矩最大且这时制动盘转速也最大。选择在风机刚开始制动时对风机制动器进行模拟。具体情况如下在电网掉电且无空气动力制动系统的帮助的情况下，即仅靠机械制动装置使风机停机。风力发电机组，叶轮直径，运行风速为。低速轴标称转速，高速轴标称转速，忽略发电机的转差。德国劳埃得给出参考低速轴的计算制动力矩的经验公式式中，制动力矩最大空气动力转矩摩擦材料系数，卡钳弹力松弛系数，空气动力载荷因数，计算制动转矩制动发生前，空气动力转矩出现峰值，且刚好达到最大转速。首先确定对于风速为时的转速和空气动力转矩之间的关系。根据式得。，式中，力矩系数，空气密度，风轮的转动半径风速，。由参考公式，得出式中，低速轴制动转矩高速轴制动转矩低速轴标称转速高速轴标称转速。计算卡钳夹紧力钳盘式主导转矩是卡钳本身提供的夹紧力与摩擦系数卡钳数目以及卡钳衬垫的有效半径之积的倍。即因此，液压制动器的加紧力为之间，取的安全系数，安全压强为式中，卡钳夹紧力摩擦系数卡钳对数衬垫的有效半径单位面积上卡钳夹紧力衬垫面积。取制动系统共有四个的卡钳组成，总面积为本章主要对制动系统进行了静载荷接触计算。确定计算的具体制动任务，根据制动任务建立数学模型推导制动力矩，分析制动力矩在制动过程中的变化并计算最大制动力矩。对制动系统在最大制动力矩的作用下进行接触模拟计算，计算结果说明了选用盘式制动器可靠安全，符合要求。传动轴的设计高速轴的设计最小轴直径的设计功率，转速，取。所以。又根据发电机的功率选择，所以结构设如下低速轴的设计最小轴直径的设计取所以。根据轴承精度选择，所以外径。中间轴的设计中间轴做成齿轮轴结构设如下总结本设计以千瓦风力机发电机组为研究对象，对其设计方法理论做了定的研究探讨。首先通过软件对其各部分零件进行三维建模并装配，然后对于风力发电机整机各部分进行设计计算，对其中几个重要零件如风轮系统及传动系统进行了方案选择，并进行详细的计算说明，同时也对国内国外的风力发电行业的历史及风电行业的发展潜力做了详细的阐述。进过此次设计，对本科所学的机械专业知识进行了详细的回顾，对专业知识有了更深层的理解，将不同的专业知识融合为体，并将大学四年所学到的知识应用到毕业设计中去。经过几个月的辛苦努力，收获颇丰，这次设计的经历为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。致谢本次毕业设计我的道路很多同学和老师的帮助，也很荣幸的有机会去参观了湘电集团风能分公司，见到了真正的风力发电机。借助本次毕业设计的机会，我也了解了很多关于风力发电的知识。其实在毕业设计过程中我也遇到了很多的困难，比如在设计风力发电机制动器时，由于没有空气制动的概念，参考文献芮晓明,柳亦兵,马志勇风力发电机组设计北京机械工业出版社姚兴佳,宋俊风力发电机组原理与应用北京机械工业出版社叶杭冶风力发电机组的控制技术北京机械工业出版社徐蒲荣大型风电场及风电机组的控制系统电气传动自动化,叶航