【摘要】：發(fā)展風電是國家的重要能源戰(zhàn)略,大型變槳軸承作為風電機組的關(guān)鍵零部件,磨損及接觸疲勞失效現(xiàn)象時有發(fā)生,嚴重影響整機的運行安全及可靠性。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,風電軸承滾道對于高質(zhì)量激光表面強化有著重大需求,迫切需要對大型軸承分析其激光表面處理機理及工藝方法,掌握硬化層的表征及影響因素,推動激光表面處理技術(shù)在兆瓦級大型風電軸承上的應(yīng)用。本文以大型變槳軸承為研究對象,開展了激光表面淬火數(shù)值仿真、試驗及工藝效果研究,為激光表面淬火技術(shù)在大型風電軸承上的應(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)鍵問題,實現(xiàn)了對激光淬火工藝瞬態(tài)溫度場與熱應(yīng)力場的數(shù)值模擬,研究了激光表面處理后硬化層深度的表征及評估方法,揭示了溫度場分布規(guī)律。(2)制備了42CrMo試件,通過正交試驗設(shè)計,進行了多組激光表面淬火工藝試驗。通過將實驗硬化層深與模擬所得硬化層深進行對比,驗證了有限元建模及方法的可行性。測定了淬火后試件的表面粗糙度、金相組織及硬度等,進一步對激光淬火工藝效果進行了評估。(3)建立了2.2MW實際尺寸的大型變槳軸承滾道模型,對其滾道處進行激光淬火過程模擬,完成了激光表面淬火工藝的瞬態(tài)溫度場數(shù)值計算。對于硬化層均勻性進行了研究,分析了不同工藝參數(shù)對于硬化層深的影響規(guī)律,對于工藝參數(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,采用均勻試驗方法,建立了淬硬層深預(yù)測模型,通過與仿真結(jié)果比較,說明了近似模型的有效性,可用于代替復雜的有限元計算,并開發(fā)了便于工程人員使用的簡易軟件。
【圖文】：

圖 1-1 風電機組主要軸承類型Fig.1-1 Main bearings of wind turbine意義著新一代風力發(fā)電機組單機容量的不斷增加，，軸承部件的

圖 1-2 變槳軸承滾道磨損嚴重Fig.1-2 Heavy wear of pitch bearing raceway本文以變槳軸承為研究對象，通過對激光表面淬火工藝的數(shù)值模擬分析和實驗研究，形成適用于大型轉(zhuǎn)盤軸承套圈的激光表面淬火熱力學建模方法，結(jié)合硬
【學位授予單位】：北京石油化工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH133.3;TG156.3

【參考文獻】

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本文編號：2673599