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大功率风电盘式制动器制动闸片在制动过程中处于无润滑的干摩擦状态,其制动摩擦形式为滑动摩擦。在高速重载制动工况下,制动闸片铜基粉末冶金材料组元中的硬质颗粒会脱落并压入制动盘表面形成微凸起,其制动过程中不断地划擦、刻划,造成制动闸片的磨粒磨损,严重影响制动闸片的使用寿命与制动性能,进而直接影响风电机组运行的可靠性。因此,大功率风电盘式制动器制动闸片磨粒磨损研究对保障风电机组安全运行意义重大。本文以制动闸片铜合金基体中的硬质颗粒为研究对象,分析它在高速重载工况下脱落后对制动闸片铜基材料产生微观划擦和微观刻划的塑性材料磨粒磨损过程,研究工作主要体现在以下几方面:(1)制动闸片磨粒磨损过程中的硬质磨粒来源分析及铜合金基体材料摩擦与磨粒磨损机理研究。通过对风电制动器制动闸片铜基粉末冶金材料基体组元展开研究,确立了磨粒磨损研究的微尺度范畴及磨粒磨损过程的微尺度效应。基于微尺度效应中的金属去除过程临界深度效应,提出了磨粒磨损过程中的临界划擦深度效应,根据实际划擦深度与临界划擦深度的对比情况对磨粒磨损类型进行了划分,提出了划擦型磨粒磨损和刻划型磨粒磨损两种磨粒磨损类型。同时,分别对两种磨粒磨损类型建立了划擦力和磨损量的理论计算模型。(2)制动闸片磨粒磨损微尺度仿真研究。利用ABAQUS软件建立制动闸片磨粒磨损微尺度仿真模型,以ALE有限元方法对不同类型的磨粒磨损过程进行了仿真模拟与分析,并对多次划擦产生的低周期疲劳磨损过程进行了模拟与分析,得到了磨粒磨损过程中制动闸片铜基材料等效塑性应变、等效应力、接触应力的变化规律,及划擦力变化曲线,通过可视化模块查询法获得了磨粒磨损过程中的磨损量。通过与理论计算模型的比对,验证了本文提出的制动闸片磨粒磨损微尺度仿真模型的合理性和正确性。(3)制动参数对制动闸片磨粒磨损影响规律的研究。由盘式制动器推荐实验参数和各制动阶段的制动参数确定了磨粒磨损中制动速度和摩擦系数的范围。在制动参数范围内分别对两种磨粒磨损类型在不同制动速度与摩擦系数情况下的制动闸片应变应力曲线和划擦力变化曲线进行了对比分析,提出了影响磨粒磨损的关键因素。本文的研究成果对分析制动闸片在制动过程中的磨损情况具有一定的参考意义,为改善制动闸片工作寿命、保障风电机组安全运行提供了一定的理论依据和技术支持。