CN105351415A - 风力发电机偏航制动衬垫及其制备方法 - Google Patents

风力发电机偏航制动衬垫及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了风力发电机偏航制动衬垫，该制动衬垫配方按重量百分比为：酚醛树脂12~20%；粉末丁腈橡胶4~8%；氧化锌2~5%；石墨8~12%；紫铜棉3~5%；重晶石15~20%；芳纶纤维1~4%；滑石粉15~20%；氟化钙2~5%；海泡石6~10%；聚乙烯醇缩丁醛2~5%。本发明还公开了一种风力发电机偏航制动衬垫的制备方法，通过配料、混料、温压成型、热处理，最后进行机加工即得本发明的材料。通过本方法制作的摩擦材料摩擦系数稳定，耐磨性能强，制动噪声小，使用寿命长，是绿色环保无污染的偏航刹车片，能充分满足风力发电机偏航制动的要求。

Description

风力发电机偏航制动衬垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电机偏航制动衬垫。
本发明还涉及一种风力发电机偏航制动衬垫的制备方法。属于风力发电制动系统技术领域。
背景技术
偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一，对风电机组利用风能起着非常巨大的作用。偏航制动器是风电偏航系统的关键，而偏航制动器的核心部件为制动摩擦材料，制动摩擦材料的好坏将严重影响风电机组的安全性、工作效率和发电成本。具有机械性能高、摩擦稳定性好和耐磨损性能高的摩擦材料，是风电安全制动重要的技术保证和不可或缺的技术前提。
大型风电设备的可靠性是风电装备设计、制造、服役中的巨大挑战！国内在消化吸收国外先进风电装备制造技术和国产化配套过程中出现了许多技术性难题，如偏航摩擦振动噪音、主机舱运行制动自燃、偏航摩擦对偶严重划伤、自激振动报警停机和主机舱偏航点头失稳等设备运行故障，这些故障严重影响了风机的正常发电，使得我国风电装备的年平均利用小时数只有1890小时，远低于2500小时的要求。而所有上述出现的设备运行故障均与风机制动器相关。因此如何在风机整体结构确定后研究出适合风机正常工作的制动器摩擦材料，已非常迫切地摆在了制动器生产厂家面前。特别是国家计划下一步要大力发展的海上风电场，研发10MW级的风电装备，引起故障频发的制动器及其摩擦材料的研发就显得尤其重要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种风力发电机偏航制动衬垫。该衬垫具有低磨损、低噪音的优异性能。
本发明还需要解决的技术问题是提供一种节能、低污染排放的风力发电机偏航制动衬垫的制备方法。
为解决本发明的技术问题，本发明采用的技术方案是：
风力发电机偏航制动衬垫，该制动衬垫配方按重量百分比为：
本配方的组成是基于提供一种机械性能高、摩擦稳定性好和耐磨损性能高、抗噪音不伤盘的环保摩擦材料。为此，它在选材上是以有机树脂为粘合剂，通过聚乙烯醇缩丁醛对酚醛树脂改性增韧，然后再添加矿物或有机纤维、金属纤维、增强剂及其它耐磨剂等复合而成的多孔复合材料，简称树脂基制动复合材料。
酚醛树脂的粒度为200～300目，粉末丁腈橡胶的粒度为40～60目，氧化锌的粒度为325～350目，石墨的粒度为80～100目，重晶石的粒度为200～300目，滑石粉的粒度为1250～2000目，氟化钙的粒度为200～250目，海泡石的粒度为20～60目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为60～80目。
优选的，酚醛树脂的粒度为200目，粉末丁腈橡胶的粒度为40目，氧化锌的粒度为325目，石墨的粒度为80目，重晶石的粒度为200目，滑石粉的粒度为1250目，氟化钙的粒度为200目，海泡石的粒度为20目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为60目。
紫铜棉中铜的质量百分含量＞99.5％，紫铜棉中纤维长0.210-0.214mm。
为解决风力发电偏航制动中存在的噪音大、磨损快、使用寿命短的技术问题，本发明提供的风力发电机偏航制动衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配比称量各组分物料：酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、氧化锌、石墨、紫铜棉、重晶石、芳纶纤维、滑石粉、氟化钙、海泡石、聚乙烯醇缩丁醛；
(2)混料：将称量好的各物料投入干式混料机中混合均匀，混料时间0.5～1小时；
(3)温压成型：将混合均匀的原料加入模具中进行模压，模压温度60℃，压力150～250kg/mm2，保持时间10～30min；将混合均匀的原料温压成型为了达到让酚醛树脂与聚乙烯醇缩丁醛充分结合，在后续热处理温度下达到改性，并增强与钢背的粘接性能之目的。
(4)热处理：将步骤(3)制成的制动衬垫粗品放在烘箱中，从室温升至180℃，热处理时间为20～22小时；为了让酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛在反应助剂(乌洛托品)的作用下充分发生反应，达到基体增强的作用。
(5)将上述制得的产品进行平磨、倒角、开槽，再经喷漆、印标，即制得成品。
本发明的有益效果：通过以上原料和步骤制成的风力发电机用偏航制动摩擦材料，一方面消除了偏航制动时的噪音，摩擦材料在工作过程中，能够平稳、无噪音进行偏航制动；另一方面降低了摩擦材料的磨损率，大大延长了摩擦材料的使用寿命，减少了更换摩擦片的频率，节约了风力发电的成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明，不用来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明的风力发电机偏航制动衬垫，该制动衬垫配方为：
酚醛树脂的粒度为200目，粉末丁腈橡胶的粒度为40目，氧化锌的粒度为325目，石墨的粒度为80目，重晶石的粒度为200目，滑石粉的粒度为1250目，氟化钙的粒度为200目，海泡石的粒度为20目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为60目。
紫铜棉中铜的质量百分含量＞99.5％，紫铜棉中纤维长0.210mm。
风力发电机偏航制动衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配比称量各组分物料：酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、氧化锌、石墨、紫铜棉、重晶石、芳纶纤维、滑石粉、氟化钙、海泡石、聚乙烯醇缩丁醛；
(2)混料：将称量好的各物料投入干式混料机中混合均匀，混料时间0.5小时；
(3)温压成型：将混合均匀的原料加入模具中进行模压，模压温度60℃，压力150kg/mm2，保持时间10min；
(4)热处理：将步骤(3)制成的制动衬垫粗品放在烘箱中，从室温升至180℃，热处理时间为20小时；
(5)将上述制得的产品进行平磨、倒角、开槽，再经喷漆、印标，即制得成品。
实施例2
本发明的风力发电机偏航制动衬垫，该制动衬垫配方为：
酚醛树脂的粒度为250目，粉末丁腈橡胶的粒度为50目，氧化锌的粒度为340目，石墨的粒度为90目，重晶石的粒度为250目，滑石粉的粒度为1600目，氟化钙的粒度为225目，海泡石的粒度为40目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为70目。
紫铜棉中铜的质量百分含量＞99.5％，紫铜棉中纤维长0.211mm。
风力发电机偏航制动衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配比称量各组分物料：酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、氧化锌、石墨、紫铜棉、重晶石、芳纶纤维、滑石粉、氟化钙、海泡石、聚乙烯醇缩丁醛；
(2)混料：将称量好的各物料投入干式混料机中混合均匀，混料时间0.8小时；
(3)温压成型：将混合均匀的原料加入模具中进行模压，模压温度60℃，压力200kg/mm2，保持时间20min；
(4)热处理：将步骤(3)制成的制动衬垫粗品放在烘箱中，从室温升至180℃，热处理时间为21小时；
(5)将上述制得的产品进行平磨、倒角、开槽，再经喷漆、印标，即制得成品。
实施例3
本发明的风力发电机偏航制动衬垫，该制动衬垫配方为：
酚醛树脂的粒度为300目，粉末丁腈橡胶的粒度为60目，氧化锌的粒度为350目，石墨的粒度为100目，重晶石的粒度为300目，滑石粉的粒度为2000目，氟化钙的粒度为250目，海泡石的粒度为60目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为80目。
紫铜棉中铜的质量百分含量＞99.5％，紫铜棉中纤维长0.212mm。
风力发电机偏航制动衬垫的制备方法，包括以下步骤：
(1)配料：按配比称量各组分物料：酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、氧化锌、石墨、紫铜棉、重晶石、芳纶纤维、滑石粉、氟化钙、海泡石、聚乙烯醇缩丁醛；
(2)混料：将称量好的各物料投入干式混料机中混合均匀，混料时间1小时；
(3)温压成型：将混合均匀的原料加入模具中进行模压，模压温度60℃，压力250kg/mm2，保持时间30min；
(4)热处理：将步骤(3)制成的制动衬垫粗品放在烘箱中，从室温升至180℃，热处理时间为22小时；
(5)将上述制得的产品进行平磨、倒角、开槽，再经喷漆、印标，即制得成品。
依据企业标准对实施例中制备的风力发电机偏航制动衬垫的摩擦性能进行检验，样品面积为225cm2，测得其摩擦性能结果如表1所示，实验结果显示静摩擦系数分布在0.403～0.415范围内，实施例中制备的风力发电机偏航制动衬垫摩擦系数稳定。
表1
依据《SB200-A液压盘式制动器实验大纲》对实施例中制备的风力发电机偏航制动衬垫在额定工况下的磨损率、噪声进行检验。检验结果如表2所示，结果显示额定工况下样品的磨损率为0.04％，实验噪声为70dB，试验后样品没有出现压溃、脱落、崩边等现象。检验结果表明该样品额定工况下磨损率、噪声等指标均符合《零部件验收标准：MY1.5风力发电机组——制动器》中4.7.1.5)、4.7.1.6)条款的有关规定。
表2
与现有同类产品相比，本发明主要优点是：在复杂载荷及工况条件下，是一种少/无制动火花、耐磨、低噪声、高摩擦系数的新型风电制动器专用摩擦材料。它能够在大比压工作条件下，除在保证摩擦系数μ≥0.45外，还保证了制动噪音≤75dB，甚至无制动噪音；同时具备低磨损、长寿命的性能。

Claims (5)

1.风力发电机偏航制动衬垫，其特征在于，该制动衬垫配方按重量百分比为：
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机偏航制动衬垫，其特征在于：酚醛树脂的粒度为200～300目，粉末丁腈橡胶的粒度为40～60目，氧化锌的粒度为325～350目，石墨的粒度为80～100目，重晶石的粒度为200～300目，滑石粉的粒度为1250～2000目，氟化钙的粒度为200～250目，海泡石的粒度为20～60目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为60～80目。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机偏航制动衬垫，其特征在于：酚醛树脂的粒度为200目，粉末丁腈橡胶的粒度为40目，氧化锌的粒度为325目，石墨的粒度为80目，重晶石的粒度为200目，滑石粉的粒度为1250目，氟化钙的粒度为200目，海泡石的粒度为20目，聚乙烯醇缩丁醛的粒度为60目。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机偏航制动衬垫，其特征在于：紫铜棉中铜的质量百分含量＞99.5％，紫铜棉中纤维长0.210-0.214mm。
5.制备权利要求1所述的一种风力发电机偏航制动衬垫的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：按配比称量各组分物料：酚醛树脂、粉末丁腈橡胶、氧化锌、石墨、紫铜棉、重晶石、芳纶纤维、滑石粉、氟化钙、海泡石、聚乙烯醇缩丁醛；
(2)混料：将称量好的各物料投入干式混料机中混合均匀，混料时间0.5～1小时；
(3)温压成型：将混合均匀的原料加入模具中进行模压，模压温度60℃，压力150～250kg/mm2，保持时间10～30min；
(4)热处理：将步骤(3)制成的制动衬垫粗品放在烘箱中，从室温升至180℃，热处理时间为20～22小时；
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