风电回转轴承轮齿特性研究

【摘要】：由于资源短缺、环境的污染、油价上涨以及人们对核能应用污染的恐惧，当今社会对清洁，可持续的能源的需求十分强烈，因此造就了当下风能发电技术和产业的快速发展。风电回转轴承是风电设备的重要部件之一，是回转轴承的一种。风电回转轴承主要用于偏航和变桨，一般有内圈、外圈、保持架和滚子组成，内圈或外圈带有传动齿，可以和驱动小齿轮啮合传动扭矩。由于安装位置不易拆装，而且拆装的费用比较高，拆装需要的周期比较长，所以对风电回转轴承可靠性提出了十分严格的要求，一般情况下要求风电转盘轴承的寿命和机组寿命相同，并且必须能达到20年以上的水平。所以对风电回转轴承的研究，尤其是加工工艺对可靠性的研究十分重要 由于风电回转轴承是一种大型轴承，对其外圈或者内圈轮齿的研究时，实际试验的难度很大，同时需要大量的资金。所以文中以风电回转轴承的外圈轮齿作为研究对象，使用有限元分析软件，对轮齿进行了接触、热和热应力的模拟分析，获得了各个过程中的应力、应变和温度场的变化。这种方法有效的解决了实际试验的缺点。 论文完成的工作主要有：1.主要对轮齿工作过程中接触力学进行分析。首先建立轮齿接触过程中的参数化模型，对齿轮的接触过程进行计算机仿真，然后分析接触过程的计算机仿真结果。通过这些分析可以获得轮齿在接触过程中力的分布情况，可以分析出在实际的接触中力主要分布在齿面的接触处和齿根部分。最后对比不同轮齿的金相特征，金相特征分析可以获得软硬面轮齿的组织结构，再综合接触仿真分析力的集中情况，判定软硬面轮齿的优劣。2.对轮齿在加工程中淬火的模拟分析，综合了正交实验法和有限元分析法。首先确定正交实验的因素和水平，再根据正交实验的因素和水平选择正交实验表。然后依照正交实验表获得的各因素和水平的组合界定有限元分析的边界条件，对轮齿进行温度场和热应力的仿真。最后用正交实验的结果分析方法对仿真的结果进行分析，从而根据分析结果判断各参数对淬火的影响。该过程是采用正交实验法，通过有限元分析获得不同参数的温度场和热应力分析结果，再使用正交实验的极差分析法进行结果处理，最后根据分析结果推荐淬火参数。 【关键词】：温度场模拟 热应力模拟 接触力学分析 有限元法 风电回转轴承
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状9-10
• 1.3 研究内容10-11
• 1.4 有限元法简介11-13
• 第2章 轮齿的几何特征和工艺参数13-15
• 2.1 轮齿的几何特征13
• 2.2 轮齿的热处理工艺参数13-14
• 2.3 本章小结14-15
• 第3章 轮齿接触力学的仿真和分析15-29
• 3.1 轮齿接触力学仿真15-25
• 3.1.1 接触有限元法简介15-17
• 3.1.2 轮齿接触模型的 APDL 建模17-20
• 3.1.3 轮齿的接触参数和边界条件的的确定20-22
• 3.1.4 轮齿的接触力学仿真22-24
• 3.1.5 轮齿的接触变形仿真24-25
• 3.2 两种轮齿的金相特征对比25-27
• 3.3 仿真分析和金相的对比分析结果27
• 3.4 本章小结27-29
• 第4章 轮齿不同参数对热处理影响的模拟分析29-55
• 4.1 轮齿淬火过程边界条件的界定29-34
• 4.1.1 有限元热分析的简介29
• 4.1.2 正交试验法简介29-31
• 4.1.3 材料的热力学参数和淬火边界条件的确定31-34
• 4.2 轮齿淬火过程的计算机仿真34-54
• 4.2.1 轮齿基于 APDL 的参数化建模34
• 4.2.2 温度场分布仿真34-44
• 4.2.3 淬火应力分布仿真44-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 总结与展望55-57
• 5.1 总结55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间的研究成果60

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