制动盘、制动系统以及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于风力发电机组的偏航系统的制动盘以及包含所述制动盘的制动系统和风力发电机组。

背景技术：

偏航系统是风力发电机组必不可少的组成系统之一，偏航系统的主要作用有两个：其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，以充分利用风能来提高风力发电机组的发电效率，即对风功能；其二是提供必要的制动力矩，以保障风力发电机组的安全运行。为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振，因此偏航系统在机组偏航时必须具有合适的阻尼力矩。采用齿轮驱动的偏航系统时，为避免振荡的风向变化引起偏航轮齿产生交变载荷，应采用偏航制动器(或称偏航阻尼器)来吸收微小自由偏转振荡，以防止偏航齿轮的交变应力引起轮齿过早损伤。

当前风力发电机组均设计有主动偏航系统，用于驱动机舱转动，使机头对准方向以获取最大的风能。偏航系统主要由制动器和制动盘组成。在不发生偏航时，制动器的摩擦片夹紧制动盘，保持机舱角度不变；在偏航过程中，偏航系统提供一定的制动力，使偏航平稳。制动盘和制动器的摩擦片的材质、表面粗糙度、灰尘、磨屑、油污等对偏航制动有一定的影响，当这些条件有变动时，往往造成制动性能的不稳定，表现为偏航制动时的振动噪声现象。

目前，造成偏航制动产生的振动噪声现象的原因主要有以下几个方面：1、摩擦片产生磨屑时，磨屑堆积分布在制动盘的摩擦面上，并随着偏航运动而进入摩擦副内，形成致密坚硬的釉质层，在偏航运动时会划伤摩擦片和制动盘摩擦面，影响摩擦性能，并产生偏航振动和噪声。2、当前制动盘的结构没有把摩擦区域与非摩擦区域分开(摩擦区域与非摩擦区域为一个加工平面)，导致在有油、脂、污水等污染物滴漏在制动盘上时，污染物容易扩散到摩擦区域，随之进入摩擦副，由于摩擦片对油、脂、污水等污染物很敏感，导致摩擦性能降低甚至恶化，从而产生偏航振动和噪声。3、制动盘的摩擦面一般通过立式铣车加工出来，不做专门处理，通常会在摩擦面形成沿制动盘切向的环形加工纹理，由于摩擦片进行偏航动作时也是沿着制动盘的切向相对运动，所以这种切向的加工纹理会导致摩擦副的相对运动方向上过于光滑，容易发生stribeck(斯特里贝克)摩擦效应，产生振动和噪声。

因此，消除偏航制动振动噪声的根本方法就是有效消除在制动盘的上、下表面上的因制动摩擦产生的磨屑，同时尽量减少滴漏在制动盘上的油脂、污水、磨屑等污染物污染摩擦面的面积，并设计流动清洁槽，让污染物自动流出摩擦区域。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能够更好地消除偏航制动振动噪声的制动盘以及包含所述制动盘的制动系统和风力发电机组。

根据本实用新型的一方面，提供一种能够有效减少磨屑等污染物对制动盘的污染面积的制动盘以及包含所述制动盘的制动系统和风力发电机组。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种能够有效消除因釉质层导致的偏航振动噪声的制动盘以及包含所述制动盘的制动系统和风力发电机组。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种耐磨性更强的制动盘以及包含所述制动盘的制动系统和风力发电机组。

为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于风力发电机的偏航系统的制动盘，包括环形非摩擦区域和环形摩擦区域，在所述环形非摩擦区域的上表面和下表面上分别形成有第一清洁槽。

进一步地，在所述环形摩擦区域上形成有第二清洁槽，所述第二清洁槽的开槽方向与所述制动盘的切向交叉。

进一步地，所述第一清洁槽和所述第二清洁槽连通。

进一步地，所述第一清洁槽为分别形成在所述非摩擦环形区域的上表面和下表面上的环形凹槽或多个弧形凹槽。

进一步地，所述第二清洁槽为形成在所述环形摩擦区域上的狭长凹槽。

进一步地，所述第二清洁槽包括形成在所述环形摩擦区域的上表面上的第二上清洁槽和形成在所述环形摩擦区域的下表面上的第二下清洁槽。

进一步地，所述环形摩擦区域的上表面的所述第二上清洁槽的位置与所述环形摩擦区域的下表面的所述第二下清洁槽的位置在轴向方向上相互对齐或相互交错。

进一步地，所述环形摩擦区域的上表面的所述第二上清洁槽的开槽方向与所述环形摩擦区域的下表面的所述第二下清洁槽的开槽方向在轴向方向上的投影相互平行或相互交叉。

本实用新型还提供一种用于风力发电机组的制动系统，所述制动系统包括所述制动盘。

本实用新型还提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括所述制动系统。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：a)摩擦区域的清洁槽能有效地使油、脂、污水、磨屑等污染物离开摩擦副而进入非摩擦区域的清洁槽内，使得不会在制动器摩擦片的表面和制动盘表面形成釉质层，从而有效消除因釉质层导致的偏航振动噪声。b)偏航制动盘的摩擦区域的上表面和/或下表面高于周围区域，且在摩擦区域的上表面和/或下表面上设置有一定间距的清洁槽以将制动盘的摩擦表面分隔成数个不连续的摩擦面，使得过多的磨屑等污染物能有效、自动地排出，从而消除了制动盘表面被油、脂、污水、磨屑等污染物大面积污染的可能性。c)在制动盘的摩擦区域设置一定间距的清洁槽能够有效提高制动盘的耐磨性。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本实用新型的优点将会变得更加清楚。

图1是根据本实用新型的实施例的带清洁槽的制动盘的俯视图；

图2是图1所示的制动盘的立体图；

图3是根据本实用新型的实施例的偏航制动结构的示图；

图4是图3所示的偏航制动结构的截面图；

图5是图4所示的偏航制动结构的截面图的局部放大示图；

图6是根据本实用新型的另一实施例的带清洁槽的制动盘的立体图；

图7是图6中的制动盘的结构示图的局部放大示图；

图8是根据本实用新型的另一实施例的带清洁槽的制动盘的立体图；

图9是图8中的制动盘的结构示图的局部放大示图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

制动盘沿径向分为环形摩擦区域和环形非摩擦区域，制动盘在所述环形摩擦区域上与制动器的摩擦片发生摩擦。根据本实用新型，不仅可以在制动盘的环形摩擦区域上加工出清洁槽，还可以在制动盘的环形非摩擦区域上加工出清洁槽，以便有效消除偏航制动过程中产生的油脂、磨屑等物质，减少振动噪声。

图1是根据本实用新型的实施例的带清洁槽的制动盘1的俯视图。图2是图1所示的制动盘1的立体图。所述制动盘1沿径向分为环形非摩擦区域11和环形摩擦区域12。

在环形非摩擦区域11的上表面和/或下表面上加工出了第一清洁槽13，第一清洁槽13可以是形成在所述环形非摩擦区域11的上表面和/或下表面上的环形凹槽。

还在环形摩擦区域12的上表面和/或下表面上加工出了第二清洁槽14并且第二清洁槽14与第一清洁槽13是连通的，即，上表面的第二清洁槽14与上表面的第一清洁槽13连通，下表面的第二清洁槽14与下表面的第一清洁槽13连通。

在本示例中，第一清洁槽13为形成在环形非摩擦区域11的上表面和下表面上的环形凹槽，即，第一清洁槽13包括上表面的第一上清洁槽131和下表面的第一下清洁槽132。第二清洁槽14为设置在所述环形摩擦区域12的上表面和/或下表面上的多个狭长凹槽，其开槽方向与制动盘的切向交叉。优选地，在任一表面上形成的第二清洁槽14的数量为两个或更多个，并且，所述多个第二清洁槽14沿圆周方向等间隔地设置在所述环形摩擦区域12的上表面和/或下表面上，间隔距离可根据工作条件来设置，所述第二清洁槽14将所述环形摩擦区域12的表面分隔成多个不连续的摩擦面。优选地，第二清洁槽14可形成在环形摩擦区域12的上表面和下表面上，即，第二清洁槽14可包括上表面的第二上清洁槽141和下表面的第二下清洁槽142，并且上表面的第二上清洁槽141与上表面的第一上清洁槽131连通，下表面的第二下清洁槽142与下表面的第一下清洁槽132连通。第二上清洁槽141和第二下清洁槽142的开槽方向均与制动盘的切向交叉。优选地，第二上清洁槽141和第二下清洁槽142的开槽方向在轴向方向上的投影可以相互交叉。如图1所示，在偏航制动过程中，滴漏在环形摩擦区域12上的油、脂、污水、磨屑等污染物会被制动器推赶到第二上清洁槽141和第二下清洁槽142中；当第二上清洁槽141和第二下清洁槽142中积累了过多的油、脂、污水、磨屑等污染物时，油、脂、污水、磨屑等污染物会沿着图1中箭头所示的方向流出第二上清洁槽141和第二下清洁槽142，并在离心力的作用下被推挤到第一上清洁槽131和第一下清洁槽132中，然后随着制动盘的转动而在第一上清洁槽131和第一下清洁槽132中沿着与制动盘的转动方向相反的方向流动(例如，沿着图1中箭头所指的顺时针方向流动)，同时，制动器的摩擦片上粘接的釉质会被第二上清洁槽141和第二下清洁槽142的棱边刮除掉。

根据本实用新型的实施例，第一清洁槽13的结构形式不仅限于封闭式的环形凹槽，第一清洁槽13还可以是形成在所述环形非摩擦区域11的上表面和/或下表面上的一个或多个弧形凹槽，并且所述环形非摩擦区域11的上表面上的多个弧形凹槽与所述环形摩擦区域12的上表面上的第二上清洁槽141相互连通，所述环形非摩擦区域11的下表面上的多个弧形凹槽与所述环形摩擦区域12的下表面上的第二下清洁槽142相互连通。因此，在偏航制动过程中，当第二清洁槽14中积累了过多的油、脂、污水、磨屑等污染物时，油、脂、污水、磨屑等污染物在离心力的作用下会被推挤到第一清洁槽13中，使得过多的污染物能有效且自动地排出。

图3是根据本实用新型的实施例的偏航制动结构的示图。图4是图3所示的偏航制动结构的截面图。图5是图4所示的偏航制动结构的截面图的圈内部分的局部放大示图。

该示例将图1和图2所示的制动盘1应用于图3所示的偏航制动结构中。所述偏航制动结构包括制动盘1、夹持着制动盘1的制动器2和与制动盘1配合安装的偏航轴承3。在图5的局部放大示图中进一步示出了第一上清洁槽131和第一下清洁槽132以及第二上清洁槽141和第二下清洁槽142。优选地，所述环形摩擦区域12在径向方向上的投影长度大于或等于所述制动盘1与所述制动器2的接触面的径向长度，也就是说，所述第二上清洁槽141和第二下清洁槽142在径向方向上的投影长度大于或等于所述制动盘1与所述制动器2的接触面的径向长度。

参照图1至图5，当油、脂、污水、磨屑等污染物滴漏在制动盘1的任一磨擦面上时，在偏航过程中污染物会被制动器2推赶到环形摩擦区域12的第二上清洁槽141和/或第二下清洁槽142中。当第二上清洁槽141和/或第二下清洁槽142中积累了过多的油、脂、污水、磨屑等污染物时，污染物会被挤入环形非摩擦区域11的第一上清洁槽131和/或第一下清洁槽132中。在偏航过程中，环形摩擦区域12的第二上清洁槽141和/或第二下清洁槽142的棱边可以刮除掉制动器2的摩擦面所粘接的釉质，因此，环形摩擦区域12的第二上清洁槽141和/或第二下清洁槽142还能发挥类似刀片的作用以起到刮擦釉质的功能。工作人员可以定期或不定期对各个清洁槽内的污染物进行清理。

通过合理设置第二清洁槽14(包括第二上清洁槽141和第二下清洁槽142)沿圆周分布在制动盘1的环形摩擦区域12的上和/或下表面上且每个表面上的第二清洁槽14之间的距离，不仅能增加制动盘1的强度还能增加制动盘1的耐磨性，因此在风力发电机组生命周期内无需对制动盘1进行更换。

可选地，制动盘1的环形摩擦区域12的第二清洁槽14(包括第二上清洁槽141和第二下清洁槽142)可以有多种设置方式，例如，第二上清洁槽141和第二下清洁槽142的开槽方向在轴向方向上的投影可以成任何角度，既可以交叉(如图1和图2所示)也可以相互平行。

图6是根据本实用新型的另一实施例的带清洁槽的制动盘1的立体图。图7是图6中的制动盘1的结构示图的局部放大示图。

在图6和图7的示例中，与图1至图5所示的示例类似，第一清洁槽13为形成在所述环形非摩擦区域11上的环形凹槽，第二清洁槽15为设置在所述环形摩擦区域12的上表面和下表面上的多个狭长凹槽且其开槽方向与制动盘的切向交叉。第二清洁槽15可包括上表面的第二上清洁槽151和下表面的第二下清洁槽152，上表面的第二上清洁槽151与上表面的第一上清洁槽131连通，下表面的第二下清洁槽152与下表面的第一下清洁槽132连通。不同之处仅在于，第二上清洁槽151与第二下清洁槽152的开槽方向在轴向方向上的投影相互平行，并且第二上清洁槽151与第二下清洁槽152的位置相互对齐，即，第二上清洁槽151与第二下清洁槽152的位置在轴向方向上的投影相互一致。

图8是根据本实用新型的另一实施例的带清洁槽的制动盘1的立体图。图9是图8中的制动盘1的结构示图的局部放大示图。

在图8和图9的示例中，与图1至图7所示的示例类似，第一清洁槽13为形成在所述环形非摩擦区域11上的环形凹槽，第二清洁槽16为设置在所述环形摩擦区域12的上表面和下表面上的多个狭长凹槽，其开槽方向与制动盘的切向交叉。第二清洁槽16可包括上表面的第二上清洁槽161和下表面的第二下清洁槽162，上表面的第二上清洁槽161与上表面的第一上清洁槽131连通，下表面的第二下清洁槽162与下表面的第一下清洁槽132连通。与图6和图7所示的示例类似，第二上清洁槽161与第二下清洁槽162的开槽方向在轴向方向上的投影相互平行，不同之处仅在于，第二上清洁槽161与第二下清洁槽162的位置相互交错，即，第二上清洁槽161与第二下清洁槽162的位置在轴向方向上的投影不完全一致。

在上面的实施例中，制动器设置在制动盘的内圆周侧，但是本实用新型不限于此。当制动器设置在制动盘的外圆周侧时，本实用新型仍然适用。

根据本实用新型的制动盘中设置了两种清洁槽，即，设置在环形非摩擦区域11上的第一清洁槽13和设置在环形摩擦区域12上的第二清洁槽14、15或16。环形非摩擦区域11上的第一清洁槽13能够使滴漏在制动盘的摩擦面上的过多的油、脂、水、磨屑等污染物从环形摩擦区域12流入环形非摩擦区域11；以适当的间距设置在环形摩擦区域12的上和/或下表面上的第二清洁槽14、15或16不仅能将滴漏在磨擦面上的油、脂、水、磨屑等污染物推走以减少污染面积，还能起到刮擦功能以消除制动盘表面和制动器摩擦片表面的釉质。此外，与现有技术中的条纹等纹理图案不同，根据本实用新型的实施例的第一清洁槽13和第二清洁槽14、15或16均为凹槽且不易磨损，提高了制动盘的耐磨性，因此制动盘的使用周期更长，更换率更低。根据本实用新型的制动盘不限于在制动盘上既设置第一清洁槽13又设置第二清洁槽14、15或16，而应理解为可以设置上述清洁槽中的至少一种。

与现有技术相比，根据本实用新型的制动盘在不影响现有功能的情况下，还具有以下优势：a)摩擦区域的清洁槽能有效地使油、脂、污水、磨屑等污染物离开摩擦副而进入非摩擦区域的清洁槽内，使得不会在制动器摩擦片的表面和制动盘表面形成釉质层，从而有效消除因釉质层导致的偏航振动噪声。b)偏航制动盘的摩擦区域的上表面和/或下表面高于周围区域，且在摩擦区域的上表面和/或下表面上设置有一定间距的清洁槽以将制动盘的摩擦表面分隔成数个不连续的摩擦面，使得过多的磨屑等污染物能有效且自动地排出，减少了污染面积，从而消除了制动盘表面被油、脂、污水、磨屑等污染物大面积污染的可能性。c)在制动盘的摩擦区域设置一定间距的清洁槽能够有效提高制动盘的耐磨性。

另一方面，可以将根据本实用新型的制动盘应用在风力发电机组的制动系统中，并且可以将包括所述制动盘的制动系统应用在风力发电机组中，以利于有效消除风力发电机组和制动系统的偏航振动噪声，提高风力发电机组和制动系统的耐用性，延长其使用寿命。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。