【摘要】：發(fā)展風(fēng)電是國(guó)家的重要能源戰(zhàn)略,大型變槳軸承作為風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵零部件,磨損及接觸疲勞失效現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重影響整機(jī)的運(yùn)行安全及可靠性。激光表面淬火作為一種新型高效的提高表面性能的手段已得到了工程應(yīng)用,風(fēng)電軸承滾道對(duì)于高質(zhì)量激光表面強(qiáng)化有著重大需求,迫切需要對(duì)大型軸承分析其激光表面處理機(jī)理及工藝方法,掌握硬化層的表征及影響因素,推動(dòng)激光表面處理技術(shù)在兆瓦級(jí)大型風(fēng)電軸承上的應(yīng)用。本文以大型變槳軸承為研究對(duì)象,開(kāi)展了激光表面淬火數(shù)值仿真、試驗(yàn)及工藝效果研究,為激光表面淬火技術(shù)在大型風(fēng)電軸承上的應(yīng)用提供了理論和技術(shù)支撐。主要研究工作有:(1)選取與變槳軸承相同材料的合理簡(jiǎn)化試件,建立了有限元模型,解決了邊界條件、熱源模型、材料參數(shù)等關(guān)鍵問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光淬火工藝瞬態(tài)溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬,研究了激光表面處理后硬化層深度的表征及評(píng)估方法,揭示了溫度場(chǎng)分布規(guī)律。(2)制備了42CrMo試件,通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),進(jìn)行了多組激光表面淬火工藝試驗(yàn)。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)硬化層深與模擬所得硬化層深進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了有限元建模及方法的可行性。測(cè)定了淬火后試件的表面粗糙度、金相組織及硬度等,進(jìn)一步對(duì)激光淬火工藝效果進(jìn)行了評(píng)估。(3)建立了2.2MW實(shí)際尺寸的大型變槳軸承滾道模型,對(duì)其滾道處進(jìn)行激光淬火過(guò)程模擬,完成了激光表面淬火工藝的瞬態(tài)溫度場(chǎng)數(shù)值計(jì)算。對(duì)于硬化層均勻性進(jìn)行了研究,分析了不同工藝參數(shù)對(duì)于硬化層深的影響規(guī)律,對(duì)于工藝參數(shù)的合理選取提供了理論參考。(4)結(jié)合工程需求,提出了基于有限元法的激光表面淬火工藝效果Kriging近似模型構(gòu)建方法,采用均勻試驗(yàn)方法,建立了淬硬層深預(yù)測(cè)模型,通過(guò)與仿真結(jié)果比較,說(shuō)明了近似模型的有效性,可用于代替復(fù)雜的有限元計(jì)算,并開(kāi)發(fā)了便于工程人員使用的簡(jiǎn)易軟件。
【圖文】：

圖 1-1 風(fēng)電機(jī)組主要軸承類(lèi)型Fig.1-1 Main bearings of wind turbine意義著新一代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增加，，軸承部件的

圖 1-2 變槳軸承滾道磨損嚴(yán)重Fig.1-2 Heavy wear of pitch bearing raceway本文以變槳軸承為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)激光表面淬火工藝的數(shù)值模擬分析和實(shí)驗(yàn)研究，形成適用于大型轉(zhuǎn)盤(pán)軸承套圈的激光表面淬火熱力學(xué)建模方法，結(jié)合硬
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.3;TG156.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673599