1.5MW级风力发电机组球铁轮毂铸件浇注及补缩系统设计

发布时间：2016-12-23 15:47

  本文关键词：半固态铸造技术研究现状与展望，由笔耕文化传播整理发布。

《沈阳工业大学》 2011年

1.5MW级风力发电机组球铁轮毂铸件浇注及补缩系统设计

王希  

【摘要】：在石化能源日益枯竭的今天,研究风力发电问题有重要的实际意义。轮毂是风力发电机组中最重要的承载部件,轮毂的质量是决定风机性能的关键因素之一。风机轮毂铸件的直径约3米,重达8吨,重要部位壁厚160多毫米,铸造难度极大。与传统方法相比,用计算机模拟的方法研究铸造工艺优化问题,有研制周期短、成本低、研究结果科学可靠等优点。 本文用计算机模拟的方法研究轮毂铸件的充型过程和凝固过程,以实现铸造工艺优化的目的。分析了轮毂铸件的铸造工艺性,从而确定了铸造工艺方案。完成了铸造工艺参数、浇注和补缩系统的设计。确定了流场、温度场计算机模拟的初始条件、边界条件及热物性参数,并进行了铸件充型及凝固过程计算机模拟。通过对铸件缩孔位置、形状、尺寸预测,进行了铸造工艺优化,并用优化的铸造工艺浇注了实际铸件。 计算机模拟过程反映了铸件的充型和凝固过程的实际状况,预测了可能产生的缩孔体积和部位。通过计算机模拟发现,半封闭底注式浇注系统和保温冒口与冷铁相结合的补缩系统确实消除了缩孔缺陷。研究结果表明,在轮毂铸件轴孔热节部位上方放置保温冒口,在镇流孔热节部位下方放置冷铁,能使轮毂铸件顺序凝固,并消除热节,实现消除和控制缩孔的目的。 用优化后的铸造工艺生产了轮毂铸件,并对铸件进行了探伤检测,表明生产的铸件质量能够达到要求,证明利用数值模拟技术优化的铸造工艺是有效和可行的。

【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG255
【目录】：

摘要5-6

Abstract6-10

第一章 绪论10-18

1.1 课题研究背景及意义10-11

1.1.1 课题研究背景10

1.1.2 课题研究意义10-11

1.2 国内外风机轮毂铸造成形研究现状11-12

1.3 大型铸件充型和补缩计算机模拟研究现状12-17

1.4 本文的主要研究内容17-18

第二章 1.5MW风力发电机组轮毂球铁件浇注和补缩系统设计18-26

2.1 轮毂球铁件凝固特点分析18-20

2.1.1 轮毂铸件的化学成分和力学性能18

2.1.2 轮毂铸件的尺寸和凝固特点18-20

2.2 轮毂铸件铸造工艺参数设计20-21

2.2.1 浇注位置，分型面及浇注方式的确定20-21

2.2.2 浇注时间，浇注温度的确定21

2.3 浇注系统设计21-22

2.4 补缩系统设计22-25

2.5 小结25-26

第三章 轮毂铸件流场温度场模拟的数学模型及初步模拟结果26-40

3.1 铸件充型过程流场模拟的数学模型26-29

3.1.1 流场模拟的基本方程26-28

3.1.2 流场模拟的边界条件和初始条件28-29

3.2 铸件凝固过程温度场模拟的数学模型29-31

3.2.1 温度场模拟的基本方程29-30

3.2.2 温度场模拟的边界条件和初始条件30-31

3.3 轮毂铸件流场、温度场初步模拟结果31-39

3.3.1 轮毂铸件网格划分31

3.3.2 充型过程流场初步模拟结果31-35

3.3.3 凝固过程温度场初步模拟结果35-39

3.4 小结39-40

第四章 球铁轮毂铸件充型和补缩系统优化40-60

4.1 充型过程流场模拟40-44

4.2 凝固过程温度场模拟44-56

4.3 试验验证56-58

4.4 小结58-60

第五章 结论60-61

参考文献61-63

在学研究成果63-64

致谢64

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