基于流固耦合方法的排气管低周热疲劳分析

针对某6缸发动机高镍铸铁排气管在试验过程中出现的裂纹故障,基于流固耦合方法,利用有限元分析软件对故障排气管进行温度场、应力场和低周热疲劳计算分析。计算结果表明,排气管应力幅值较大区域和低周热疲劳计算寿命较低区域均与试验过程中发生的裂纹故障位置相吻合;冷热冲击工况下较大应力幅值产生的塑性应变是造成排气管热疲劳的主要原因。改进排气管结构,去掉靠近增压器法兰的加强筋,减薄增压器法兰,并对改进方案进行仿真分析和试验验证。结果表明,改进后排气管的低周疲劳寿命提高至3000次以上,改进方案有效,为后续排气管结构设计以及可靠性研究提供参考。     

曲轴疲劳机理分析与圆角喷丸工艺技术研究

曲轴过渡圆角为应力集中处,在制造工艺过程中其表面会产生残余拉应力,对疲劳强度极为不利。根据材料裂纹的微观机理,对曲轴过渡圆角表面裂纹原因进行分析,在此基础上采用喷丸工艺对圆角进行强化。试验验证表明:喷丸强化能够使圆角表面形成残余压应力,提高曲轴的疲劳强度。并指出:目前喷丸工艺参数通过经验得到,须进一步研究更适合的喷丸强度,以及喷丸所形成的表面残余压应力和深度对曲轴疲劳强度的影响。     

排气管断裂故障的分析及改进

柴油机排气管的受力状态较为复杂,既因为高温排气影响承受较大热应力,又因为支撑增压器等零部件而承受较大的振动载荷,所以破坏风险较大。本文对某轻型柴油机耐久试验中出现的排气管断裂故障进行了详细分析,结合仿真分析方法及材料分析方法,系统地阐述了排气管断裂的产生原因。最后提出了改进建议,并对改进方案进行了仿真和试验验证,为今后排气管的设计提供了参考依据。     

铸铁承压设备声发射特征研究

为开展声发射技术应用于铸铁承压设备检测的应用研究,首先应研究铸铁材料拉伸过程的声发射特征,然后获取铸铁构件上典型裂纹扩展的声发射信号,找到铸铁构件开裂所特有的声发射信号特征,为活性缺陷的正确检测和识别奠定基础。因此,本文首先研究了灰口铸铁HT200材料拉伸试件的声发射特性,然后在报废的造纸烘缸上预制了表面裂纹,采用水压循环加载的方式,用声发射监测其加载试验过程的声发射现象,获取缸体表面裂纹扩展的声学信号样本,确定了随载荷变化,裂纹缺陷扩展的声发射参数特征和定位特征,其结果为后续波形信号的特征提取和模式识别研究提供了典型声发射源信号数据,也为铸铁类构件的声发射检测提供了参考。     

重载柴油机陶瓷涂层排气管的开发研究

在提高发动机动力性和降低废气排放的同时,排气温度相应提高,从而产生新的问题,即排气管内表面氧化和热变形。 在此背景下,开发了一种新颖的陶瓷涂层排气管。涂覆物质有两层,内层是抗氧化层,结构较致密,它与铸铁基体的热膨胀系数相同;外层为隔热层,结构疏松。因此这两个涂层能承受高温排气的热冲击所引起的破坏和剥离,可用于形状复杂的排气管内表面。 通过采用这种新开发的陶瓷涂层技术,将使传统的球墨铸铁排气管改进成具有高耐热性排气管。     

基于声发射/机器视觉的再制造曲轴弯曲疲劳裂纹监测

针对发动机再制造曲轴毛坯弯曲疲劳裂纹萌生扩展规律研究,提出了一种声发射与机器视觉传感融合的检测方法.该方法通过监测试验过程声发射/机器视觉信号变化来动态跟踪曲轴的疲劳失效信息,从而推测出裂纹的萌生扩展历程.测试结果表明:随着曲轴裂纹的萌生与扩展,声发射信号会发生阶段性改变.对这种变化规律进行理论分析,得出不同阶段声发射参数特征是由疲劳过程曲拐过渡圆角区域经历疲劳早期、裂纹萌生及裂纹扩展等阶段时发出不同应力波造成的;并结合机器视觉传感器初步推测出声发射能量与计数参数和裂纹扩展长度呈良好的线性关系.     

提高曲轴疲劳强度的冷作锤击新工艺

<正> 一、钢和铸铁曲轴的疲劳强度及冷作强化苏联中央机器制造工艺研究院研究了大型钢制和铸铁曲轴的疲劳强度以及用冷作强化来提高其疲劳强度的可能性。为进行疲劳试验,特制了在型式和尺寸上近似于压力机К-372Г的轴的试样(曲柄轴颈直径175毫米,过渡圆角半径9毫米),试样由45号调质钢锻件和高强度铸铁制成。一部     

D114柴油机曲轴圆角淬硬磨削工艺

D114柴油机曲轴原采用精加工后软氮化工艺,不仅主轴颈跳动难以达到图纸要求,而且曲轴综合性能不高,成为114柴油机发展的一大主要问题。圆角淬硬曲轴是柴油机曲轴的发展方向,但磨削后在主轴颈、连杆颈易产生表面烧伤及磨削裂纹等现象。本文主要介绍圆角淬火曲轴磨削工艺的攻关过程及解决方案。     

燃气轮机动力涡轮排气管导流板的效应力测量

针对机组动力涡轮排气管导流板发生翘曲、裂纹及掉块现象,通过对原结构及改进方案的几次热应力测量反映两型涡轮排气管结构在各种运行工况下的应力及温度的分布值。焊接式半桥自补偿高温应变片的应用,为确保机组高效率、长寿命的特性提供必要的依据。     

排气管设计及热变形研究

发动机排气管在工作过程中承受较大的热负荷。本文以某款柴油发动机排气管为例,阐述了排气管设计过程中的仿真计算流程,重点对排气管的温度场,排气管的热变形与密封性能进行分析研究。最终通过试验证实排气管设计的正确性以及分析方法的正确性。     

表面熔覆增材技术在铸铁耐磨表面的应用研究

针对铸铁气缸盖表面耐磨性能提升需求,开展了熔覆材料体系优选、回火温度对熔覆层硬度的影响,熔覆加工参数优化以及裂纹、气孔缺陷控制技术等方面的研究。最终得到满足技术指标要求的熔覆层,为后续表面熔覆增材技术在铸铁耐磨零件表面的应用奠定了技术基础。     

基于三维有限元分析的曲轴圆角优化设计

内燃机曲轴轴颈的过渡圆角处是应力高度集中部位，易形成疲劳裂纹源，因此设计者对该部位的几何形状尺寸特别留意。本文的研究对象，是一台由四气缸母型机变形后的三气缸发动机曲轴圆角设计。四气缸母型机的曲轴圆角采用带有沉割槽加滚压的复合工艺加工，由于设备条件的限制，三缸机的试制产品无法实施上述工艺。根据曲轴生产厂家的设备条件和技术能力，拟采用曲轴圆弧过渡。作者以三维有限元应力分析为基础，在不降低曲轴轴颈承压面的前提下，采用优化过渡圆角半径，取得了令人满意的效果。     

异型截面喷管优化设计及数值模拟

提出了一种圆角矩形喷管的设计方法,并通过数值模拟软件对圆角矩形、椭圆、矩形以及轴对称喷管流场进行了对比分析。数值计算表明:在相同的入口条件和出口面积条件下,圆角矩形喷管和椭圆喷管均可获得较大的总温总压均匀区,马赫数略高于矩形喷管,均能提高设备能量利用率,但圆角矩形喷管结合了轴对称喷管和矩形喷管的优势,可获得更好的试验均匀区,边角处温度和压力梯度较小。圆角矩形喷管较大的侧壁平面也为氧化烧蚀试验中平板材料的固定提供了一定的便捷性。     

某柴油机水泵轴疲劳断裂的分析及改进设计

轴类零件在机械行业设备中是一个重要的、核心的零部件。我们结合某柴油机用水泵轴出现的断裂问题,利用对断轴化学成分、显微组织和裂纹、断口特征的分析,初步判断泵轴在承受循环应力扭转载荷作用下,过渡圆角附近产生了疲劳源,并导致了疲劳断裂。采用有限元分析模拟分析水泵轴工作情况,得到水泵轴的应力分布状况,计算其疲劳强度,并以降低最大应力为目标,通过有限元软件开展参数化研究,掌握结构圆角几何尺寸、材料与其应力分布和疲劳强度之间的关系,通过加大圆角和改变水泵轴的材料提高水泵轴的疲劳可靠性,对增强高应力区域的抗疲劳性能有着重要的现实意义。     

燃油气铸铁锅炉介绍

文章以前田公司现有的铸铁锅炉结构为基础，从铸铁锅炉的构造、用途、设计施工中的注意事项等方面介绍铸铁锅炉的特点，供国内用户选择和使用铸铁锅炉参考。     

汽车排气管流固耦合应力计算

本文以汽油机排气管为研究对象,建立了排气管固体、内部烟气以及外部冷空气多种流体对流换热模型,采用CFD软件Fluent对排气管内外流场进行数值模拟,并将计算结果映射到FEA软件中进行流固耦合计算,得到不同车速下排气管的温度场及应力分布情况,计算结果表明外部冷空气的流动对排气管温度及应力分布具有很大影响。计算结果对排气管的模拟计算及生产设计具有一定参考价值。     

某柴油机曲轴单拐疲劳试验件断裂失效分析

针对某柴油机曲轴单拐平台弯曲疲劳试验中,曲轴圆角处发生非正常断裂现象,建立曲轴疲劳破坏故障树,从试验载荷过大、曲轴本体结构设计强度不足、曲轴制造缺陷等方面进行排查。最终确定导致曲轴单拐圆角失效的主要原因为圆角表面存在氧化腐蚀坑。分析结果为曲轴设计、生产过程控制及后续质量验收提供了重要依据。     

大功率柴油机排气管改进设计研究

针对某型高速大功率柴油机排气管设计了改进方案,采用热机耦合的方法分析该20缸柴油机原排气管和改进排气管的温度场、变形量和应力场。利用BOOST软件进行发动机热力学计算,得到排气管内外壁面的对流换热系数和温度,将排气管内外壁面的热边界映射到有限元模型中,计算出排气管的温度场和热应力。计算结果表明:原排气管存在着结构刚度不均匀、变形量大和局部应力高的问题,在改进结构上增加加强筋,有利于增加排气管变形均匀度,减少局部应力及排气管漏烟的风险。实施改进方案后进行了100小时验证试验,没有出现漏烟现象,证明改进措施有效。     

重型柴油机活塞销断裂失效分析

通过计算校核、宏观分析、扫描电镜分析以及金相分析,认为活塞销断裂的主要原因为活塞销端面以及圆角处在磨削过程中出现了二次淬火现象,导致端面出现沿晶裂纹,发生沿晶断裂。     

小缸径增压柴油机的排气管设计

在开发85缸径车用增压中冷柴油机时,根据设计需要,在排气系统的选择和具体设计上通过理论分析与计算、结合试验验证的方式,确定了排气管的最佳结构形式,取得了较为满意的试验效果,达到了预期的设计目标。