Investigation of subsurface microcracks causing premature failure in wind turbine gearbox bearings
[ 1 ] Instytut Technologii Mechanicznej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
PL Badanie mikropęknięć podpowierzchniowych powodujących przedwczesne zużycie łożysk przekładni turbiny wiatrowej
english
- wind turbine
- Gearbox
- bearing
- subsurface
- premature failure
- turbina wiatrowa
- skrzynia biegów
- łożysko
- warstwa podpowierzchniowa
- przedwczesna awaria
EN This thesis studied the premature failure problem in wind turbine gearbox bearings, as it represents a real threat to the expansion of this technology to produce renewable energy. The damage initiates in the subsurface region as microcracks, propagates to a macro scale, and reaches the contact surface causing failure. The study pursued three scientific paths: 1. FEA simulation to determine the stress concentration at the inclusions' tips, 2. Subsurface microscopic investigation to evaluate the damage initiation roles of the following objects and parameters: microcracks (˂15µm), non-metallic inclusions (with their aspect ratios), voids, carbides, White Etching Cracks, White Etching Areas, maximum shear stress, Von-Mises stress, and traction force, and 3. Multiple criteria decision-making using Expert Choice software to indicate the most durable wind turbine gearbox bearing.
PL W ramach niniejszej pracy badano zagadnienie przedwczesnych uszkodzeń łożysk przekładni turbin wiatrowych, ponieważ stanowi to realne zagrożenie dla rozwoju tej gałęzi produkcji energii odnawialnej. Uszkodzenia rozpoczynają się w obszarze podpowierzchniowym jako mikropęknięcia, rozprzestrzeniają się w skali makro i docierają do powierzchni styku powodując uszkodzenie. W badaniu realizowano trzy ścieżki naukowe: 1. Symulacja MES w celu określenia koncentracji naprężeń na wierzchołkach wtrąceń 2. Podpowierzchniowe badanie mikroskopowe w celu oceny roli następujących obiektów i parametrów, które inicjują uszkodzenia: mikropęknięcia (˂15µm), wtrącenia niemetaliczne (wraz z ich współczynnikami kształtu), puste przestrzenie, węgliki, białe pęknięcia trawienia, białe obszary trawienia, maksymalne naprężenia ścinające, naprężenia von-Misesa i przenoszona siła 3. Wielokryterialne podejmowanie decyzji przy użyciu oprogramowania Expert Choice w celu wskazania najtrwalszego łożyska skrzyni biegów turbiny wiatrowej.
200
mechanical engineering
DrOIN 2282
public
Grzegorz Budzik
Rzeszów, Polska
03.08.2023
polish
public
Leon Kukiełka
Koszalin, Polska
06.07.2023
polish
public
Monika Madej
Kielce, Polska
04.07.2023
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
13.10.2023
Rada Dyscypliny Inżynieria Mechaniczna Politechniki Poznańskiej
doktor nauk inżynieryjno-technicznych w dyscyplinie: inżynieria mechaniczna