[发明专利]一种高速重载工况变压力机械制动方法及大兆瓦风电机机械制动系统

说明书

本发明提供一种根据不同工况制动压力可调的高速重载工况变压力机械制动方法及大兆瓦风电机机械制动系统。本发明包括：通过读取制动时主轴的转速判断制动工况，若判断为紧急制动工况，控制电动调节阀调整制动压力，保持压力传感器传递的摩擦力值处于稳定区间；若判断为普通工况，控制电动调节阀调整制动压力，保持压力传感器传递的摩擦力值由零逐渐升高直至高速主轴速度变为0。本发明提出变压力制动方法为制动提供理想的制动力矩和转速变化，达到更精细更平稳的制动。通过在制动过程中不断调整制动压力，既可以输出尽量高的制动力矩，实现快速制动，也可以输出速度变化率尽量低的制动压力，减小制动过程对整个传动链的刚性冲击。

技术领域

本发明涉及制动技术领域，尤其涉及一种根据不同工况制动压力可调的高速重载工况变压力机械制动方法及大兆瓦风电机机械制动系统。

背景技术

现有的高速重载机器的盘式制动方式普遍是，当机器制动时，制动器利用气压、液压、弹簧弹力等加载方式提供恒定的制动压力P，将此压力施加在制动器上的制动片上使其与旋转的制动盘接触产生摩擦力f，如果摩擦力矩大于机器负载旋转产生的转矩，就能使转速逐渐降低直到旋转部件完全停止转动。制动器工作时，会受到摩擦力的反作用力f’。

通常情况下，制动器厂家会分析制动器受力情况，确定载荷判断可能的失效形式，根据设计计算准则设计制动器。由于制动器所受摩擦力反力f’是制动器的主要载荷，因此是设计制动器的关键。然而，随着摩擦磨损学科的发展，大量摩擦磨损学试验也已经证明，摩擦副之间的压力和相对滑动速会引起材料表面层的一系列变化，如发热、变形、化学变化等，从而影响摩擦系数。变动的摩擦系数μ可能会导致制动器实际受到的摩擦力反力f’超出厂家设计制动器时依据的数值，最终造成实际工况下制动器受力f’可能会超出制动器的额定力F。

高速重载机器的制动往往不是一种，例如面对危机状况下需要尽快制动的紧急工况，此时转速高达数千甚至数万转；或者需要停机检修的普通工况，此时转速仅有数十转到数百转。不同的工况主轴转速相差很多。

对于紧急制动工况，由于机器具有高速重载的特性，因此在惯性的作用下，主轴从高转速开始制动到完全停止，制动时长从数十秒至数分钟不等，在这段时间内，制动器的摩擦副在某个恒定的制动压力P的作用下制动时，随着转速的降低，摩擦系数μ在不断变动，因此产生的摩擦力f也随之波动。如果制动器所受摩擦力反力f’低于额定力F，则浪费了制动器性能，拖延了制动时间；如果制动器所受摩擦力反力f’超过额定力F，则可能超过刚度或者强度极限，损伤制动器部件，缩短使用寿命。

对于普通工况，当机器制动时由于是恒定压力制动，制动器仍然施加的同样的制动压力P，由于机器转速较低，此时的转动力矩往往小于恒定制动压力产生的摩擦力力矩，这种制动方式会使转速突然降低为零，其瞬时加速度理论上趋于无穷大，因而产生无穷大的惯性力，使机器部件受到很大的刚性冲击。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种高速重载工况变压力机械制动方法及大兆瓦风电机机械制动系统。本发明主要以制动压力作为变量，以制动力矩和转速作为输出，通过控制制动压力来得到所需的较大制动力矩或较小速度变化，达到更精细更平稳的制动。本发明采用的技术手段如下：

一种高速重载工况变压力机械制动方法，包括：

S1、通过读取制动时主轴的转速判断制动工况，所述制动工况包括紧急制动工况和普通工况，所述紧急制动工况为高速主轴速度高于预设值时的制动工况，所述普通工况为高速主轴速度低于预设值时的制动工况；

S2、若判断为紧急制动工况，控制电动调节阀调整制动压力，保持制动器的压力传感器传递的摩擦力值处于稳定区间；若判断为普通工况，控制电动调节阀调整制动压力，保持压力传感器传递的摩擦力值由零逐渐升高直至高速主轴速度变为0。

进一步地，所述紧急制动工况保持压力传感器传递的摩擦力值处于稳定区间具体为：