發(fā)布時(shí)間：2020-08-12 04:25

【摘要】：輪轂鑄件作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要部件,承受較大的工作載荷,并且在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行,因而對(duì)其組織及力學(xué)性能提出較高要求,需要通過設(shè)計(jì)合理的鑄造工藝方案,配合以相應(yīng)的生產(chǎn)條件方可保證其鑄造質(zhì)量。本論文通過分析輪轂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求,基于鑄造工藝設(shè)計(jì)基本原理,利用三維軟件完成輪轂鑄件的鑄造工藝方案。采用Flow 3D仿真軟件對(duì)輪轂鑄件充型過程的溫度場、速度場和壓力場進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,根據(jù)其速度場和內(nèi)澆口入水速度的大小,分析判定充型初期是否出現(xiàn)金屬液飛濺等嚴(yán)重的紊流現(xiàn)象,依據(jù)壓力場判定是否產(chǎn)生侵蝕現(xiàn)象,結(jié)合速度判據(jù)和壓力判據(jù)的綜合分析,完成適合于輪轂鑄件生產(chǎn)的較優(yōu)鑄造生產(chǎn)工藝方案。熔煉工藝及爐前處理是鑄造一次渣的根源,扒渣處理可較為徹底地清除一次渣,而澆注過程則是形成二次氧化渣的關(guān)鍵階段。本文基于RNG雙方程紊流模型,對(duì)比分析三個(gè)鑄造工藝方案的平均質(zhì)量湍動(dòng)能、平均質(zhì)量湍流耗散率和湍流剪切生成項(xiàng)等物理參數(shù),比較三個(gè)方案的充型過程金屬液平穩(wěn)性。使用Flow 3D表面缺陷追蹤模型,對(duì)比分析三個(gè)方案充型過程中的二次氧化渣濃度變化,根據(jù)二次氧化渣濃度判據(jù)分析結(jié)果可知:在輪轂鑄件的頂面、漿葉孔拐角處和型腔底面出現(xiàn)二次氧化渣的可能性較高。內(nèi)澆道正對(duì)輪轂的弧面大凸臺(tái)時(shí),能夠有效降低漿葉孔拐角處的二次氧化渣濃度;適當(dāng)提高充型速度,可以降低型腔底面的二次氧化渣濃度。橫澆道處于未充滿狀態(tài)時(shí),速度方向雜亂無章,內(nèi)澆道的二次氧化渣濃度較高;橫澆道處于全充滿狀態(tài)時(shí),速度方向趨于一致,此時(shí)內(nèi)澆道的二次氧化渣的濃度有最小值,且逐漸趨于穩(wěn)定。本文采用Flow 3D仿真計(jì)算手段,結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)提出了紊流速度判據(jù)和二次氧化渣缺陷判據(jù),采用優(yōu)化的鑄造工藝方案,可有效減少二次氧化渣缺陷的出現(xiàn),輪轂鑄件無損檢測達(dá)標(biāo),為鑄造生產(chǎn)實(shí)踐提供了可靠的理論指導(dǎo),縮短了鑄件試制周期,提高了輪轂鑄件的工藝出品率。
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG24
【圖文】：

ＦＡＶＯＲ（Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ邋Ａｒｅａ／Ｖｏｌｕｍｅ邋Ｏｂｓｔａｃｌｅ邋Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）是將需要計(jì)算的幾何體嵌入逡逑網(wǎng)格中，此方法計(jì)算幾何體的開放面積分?jǐn)?shù)（ＡＦＴ，邋ＡＦＲ，ＡＦＢ）以及開放體積分?jǐn)?shù)（ＶＦ），逡逑并基于這些參數(shù)重建幾何圖形，在網(wǎng)格內(nèi)處理復(fù)雜幾何形狀。如圖２．２所示，為Ｈｏｗ邋３Ｄ逡逑軟件中的ＦＡＶＯＲ檢視窗口，域中復(fù)雜的曲面完全可以用該種方法準(zhǔn)確的表示出來。點(diǎn)逡逑擊該圖標(biāo)可以快速查看網(wǎng)格剖分后的幾何，另外用戶也可查看初始流體區(qū)域。當(dāng)網(wǎng)格剖逡逑分完成時(shí)，可以通過切割幾何查看內(nèi)部網(wǎng)格剖分是否完整。逡逑ＦＡＶＯＲＴＭ是基于完全離散Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ控制方程將幾何體計(jì)算在內(nèi)的一種非常強(qiáng)逡逑大的方法，但與所有離散方法一樣，它受計(jì)算網(wǎng)格精確度的影響。因?yàn)樵冢疲欤铮麇澹常念A(yù)處逡逑理器中可以定義幾何體內(nèi)部面的分布，并為網(wǎng)格中的每個(gè)單元面生成面積分?jǐn)?shù)。如果單逡逑元格面的所有四個(gè)角都位于幾何體內(nèi)，則整個(gè)面被定義為在幾何體內(nèi)。同樣，如果所有逡逑１２逡逑

大型風(fēng)電輪轂鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)是基于鑄造合金種類、鑄造方法和生產(chǎn)條件來確逡逑定的。本章通過三維設(shè)計(jì)軟件確定輪轂鑄件的澆注系統(tǒng)和分型面等工藝參數(shù)，三維建模逡逑完成后，文件由Ｐａｒａｓｏｌｉｄ格式轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的ＳＴＬ格式，利用Ｈｏｗ邋３Ｄ數(shù)值仿真軟件對(duì)逡逑風(fēng)電輪轂鑄件進(jìn)行網(wǎng)格剖分、鑄造工藝參數(shù)以及求解方式的設(shè)定，并對(duì)風(fēng)電輪轂鑄件充逡逑型過程的速度場、壓力場進(jìn)行仿真計(jì)算和分析，尋求最佳的鑄造工藝方案，為實(shí)際生產(chǎn)逡逑提供可靠的理論基礎(chǔ)。逡逑３．１鑄造工藝方案的確定逡逑３．１．１輪轂鑄件的結(jié)構(gòu)分析逡逑如圖３．１所示為風(fēng)電輪轂三維實(shí)體圖，輪轂作為風(fēng)電機(jī)組的重要部件，是將風(fēng)電葉逡逑片和主軸相連接的球形殼體，漿葉孔拐角處結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，輪廓尺寸為逡逑４０００ｍｍ＞＜３８００ｍｍ：＜３７００ｍｍ，主要壁厚約為５０ｍｍ￣１７０ｍｍ。因其在質(zhì)量、體積和橫截面逡逑都是相當(dāng)大的，且風(fēng)電機(jī)組大都運(yùn)行在海拔較高地段，工作溫度在－２０？－４０°Ｃ，運(yùn)行環(huán)逡逑境相當(dāng)惡劣，為保證風(fēng)電機(jī)組鑄件質(zhì)量，輪轂全身需要進(jìn)行無損檢測，如若出現(xiàn)故障維逡逑修成本較高，故輪轂使用壽命必須保證２０年之久。逡逑

式中：ｔ－澆注時(shí)間，ｓ；逡逑－鐵液消耗總質(zhì)量，ｋｇ。逡逑其中Ｓ是鑄件質(zhì)量有關(guān)的系數(shù)，Ｓ取０．８，預(yù)估澆注鐵液重量＝１．６ｘｌ０４邋ｋｇ．逡逑合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，ｔ修正為Ｓ２８０Ｓ，�。玻福埃�。逡逑砂型鑄造生產(chǎn)的大型鑄鐵件內(nèi)澆道總面積的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：逡逑Ｆ內(nèi)＝Ｋ－＾Ｇｎ邐（３．２）逡逑式中：－內(nèi)繞道總截面積，ｃｍ２；逡逑Ｇｆｔ－金屬液質(zhì)量，ｋｇ；逡逑Ｋ－形狀系數(shù)，�。埃罚�？０．８。逡逑由厚壁球鐵件澆注系統(tǒng)各組元截面比例N希撼В奩保擔(dān)浚矗海ǎ�？４）：１，紦溷得Χ．３６ＧG跡保埃常恚恚玻危劍保罰矗埃埃卞

本文編號(hào)：2790046