超大型轴承套圈渗碳后限形淬火夹具设计

摘要

近年随着风电长足发展，风力发电机传动系统也变得日趋庞大;作为传动环节中的重要零部件，轴承的尺寸也随之猛增至现在的2.5米最大至4米。
　　到目前为止，大型轴承套圈限形淬火夹具原理仍然是沿用自锁锥面。然而随着轴承套圈尺寸的不断加大，轴承套圈对自锁锥面施加的环周紧缩力也不断增大，在生产中也越来越多地导致了脱模困难;同时由于夹具体积与轴承套圈体积正比增长，从而也大幅提升了夹具本身的制造难度;并且本来可以很容易在中小型轴承套圈限形夹具中实现机构联动，由于大型轴承套圈限形淬火夹具的体积过大，也变得不易实现，生产中时常发现大型轴承套圈限形淬火夹具同步动作困难，需要不断调整修正。
　　本论文基于大型轴承套圈的渗碳淬火夹具设计原理，深入剖析了大型轴承套圈的渗碳淬火夹具设计原理的利弊，最终探索并总结出针对超大型轴承套圈限形淬火夹具的设计方案。超大型轴承套圈限形淬火夹具将通过分布在不同方向的的若干组连杆机构对轴承套圈进行支撑，减小了夹具开合尤其是脱模时的作用力，使轴承套圈易于脱模;同时连杆机构的应用减小了夹具上单一零件尺寸，显著降低了夹具制造难度;若干组连杆同时由芯轴统一驱动，从而实现夹具在各个方向上整体动作一致。
　　本论文通过实际试验方法，获得了超大尺寸轴承套圈淬火过程中对夹具形成的环周压力，并以此为基础作为限形淬火夹具的受力设计输入。本文的目标是针对超大型轴承在限形淬火中遇到的困难，提出新的设计方案;并基于有限元应力分析、公差分析等方法，设计出一套针对超大型轴承套圈的限形淬火夹具，最终设计方案满足之前提出的改进要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文研究的背景及意义

1．2 超大型轴承的热处理现状

1．2．1 感应加热表面淬火工艺

1．2．2 渗碳淬火工艺

1．3 限形淬火夹具的设计及应用现状

1．3．1 国内限形淬火夹具的设计及应用现状

1．3．2 国外限形淬火夹具的设计及应用现状

1．4 限形淬火夹具的发展趋势

1．4．1 计算机设计与模拟

1．4．2 浮动定位技术

1．4．3 固定式可脱模夹具

1．4．4 二工位液压加载淬火夹具

1．5 本论文研究的主要内容

2 现有大型轴承套圈限形淬火夹具原理分析及缺点分析

2．1 大型轴承套圈限形淬火夹具原理

2．2 大型轴承套圈限形淬火夹具脱模失效分析

2．3 大型轴承套圈限形淬火夹具同步动作失效分析

2．4 大型轴承套圈限形淬火夹具的抱死失效分析

2．5 大型轴承套圈限型淬火夹具的其他缺点分析

3 超大型轴承套圈限形淬火夹具机构设计

3．1 超大型轴承套圈限形淬火夹具机构设计

3．2 超大型轴承套圈限形淬火夹具同步动作分析

3．3 超大型轴承套圈限形淬火过度收缩分析

3．4 减小超大型轴承套圈限形淬火夹具单一部件体积

3．5 同步径向驱动设计

3．6 本章小结

4 超大型轴承套圈限形淬火夹具涨芯连杆机构的压杆稳定分析

4．1 中间连杆的压杆稳定分析

4．2 末端连杆的压杆稳定分析

4．3 铰链连接受力分析

4．4 本章小结

5 限形淬火夹具涨芯的有限元分析

5．1 中间连杆有限元分析

5．1．1 划分网格

5．1．2 施加载荷及边界条件

5．1．3 有限元应力分析

5．1．4 中间连杆变形分析

5．2 末端连杆有限元分析

5．2．1 划分网格

5．2．2 施加载荷及边界条件

5．2．3 有限元应力分析

5．2．4 末端连杆变形分析

5．2．5 末端连杆的优化

5．3 初级扇形调节块受力有限元分析

5．3．1 划分网格

5．3．2 施加载荷及边界条件

5．3．3 有限元应力分析

5．3．4 初级扇形调节块总体变形分析

5．3．5 初级扇形调节块的优化

5．4 芯轴受力有限元分析

5．4．1 划分网格

5．4．2 施加载荷及边界条件

5．4．3 有限元应力分析

5．4．4 芯轴总体变形分析

5．5 本章小结

6 超大型轴承套圈限形淬火夹具涨芯精度分析

6．1 夹具涨芯张开状态直径公差计算

6．2 夹具涨芯淬火状态直径公差计算

6．3 夹具涨芯淬火状态圆度计算

6．4 本章小结

结论

参考文献

致谢