随着风电行业的不断发展,各风电研究机构对风电机组的稳定性与可靠性不断提出更高的要求,来降低风电产品的故障率。偏航制动系统作为风电设备的重要组成部分,对整个风电机组的运行起着至关重要的作用,然而风电机组在偏航制动过程中经常出现一些故障,为了研究偏航制动系统各部件之间的协同关系,同时也为了研究和解决风电机组在实际偏航制动过程中所存在的各种问题,本课题应合作方要求以2MW风机偏航制动系统为研究对象,设计了一种风机偏航制动系统摩擦试验机,使偏航制动系统在接近实际工况下进行摩擦制动试验。通过偏航制动摩擦试验,直接或间接测得偏航制动系统相关物理参数,为研究和解决偏航制动系统在实际偏航制动过程中存在的问题提供数据支持,进一步揭示偏航制动系统故障产生机理。总体设计思路为:以偏航制动系统相关零部件为基础进行结构设计工作,考虑到试验机旋转部分与实际风机在制动时转动惯量的差距会导致惯性矩的差距,设计了惯性矩补偿方案,同时设计液压加载系统和测控系统使试验机能够正常进行偏航制动系统的相关试验工作。本文分析了摩擦制动原理,推导了由摩擦阻力产生的阻力力矩的计算公式,介绍了偏航系统的结构和工作内容,详细介绍了惯性矩补偿方案和加载方案两个试验机设计难点,利用结构模块化设计方法确定了摩擦试验机的总体设计方案。在试验机的总体设计方案下,对试验机的各个模块进行机械结构设计,并在满足要求的前提下对部分结构件进行了结构优化设计,绘制试验机的整体装配图、部件图和零件图;利用SolidWorks对关键零部件进行简化建模,利用有限元分析软件Ansys分析了偏航制动盘形变量与载荷大小的关系,计算了制动盘形变量满足要求时载荷值的具体范围,校核了关键零件的结构强度;根据试验要求,设计了该试验机的驱动系统和液压系统,确定了驱动电机、液压缸和液压泵等相关标准件,并根据所选取液压控制元件绘制了加载液压系统的原理图;设计了试验机的测控系统,选取了测量系统所需的各类传感器,基于PLC设计了该试验机的控制系统,并编写PLC控制程序。本课题所研究的偏航制动系统摩擦试验机属于和国内某风电研究院合作研发项目,该偏航制动系统摩擦试验机方案满足要求,设计图纸已审核,可以有效地进行偏航制动系统的摩擦制动试验。