车用发动机连杆的失效分析

通过对车用发动机连杆累积故障数据的分析,对发动机连杆的失效规律、失效原因和失效机理进行研究。从统计学的角度对连杆外反馈可靠性信息,包括产品型号、装机时间、启用时间、报修时间、故障现象、故障模式等进行统计分析,结合Weibull分析方法寻找其失效规律;微观层面,通过对具体失效样本的组织结构、材料属性、工艺特征、热处理工艺及其他可靠性信息的分析,找到其失效的更深层次的原因和失效机理。     

汽车曲轴失效分析

正曲轴是汽车发动机最重要、最关键的零件,也是其核心运动部件。曲轴生产质量的好坏直接影响发动机的性能及寿命。巴西生产的发动机曲轴在运行很短时间后,发生断裂(见图1、图2)。本文通过对断裂曲轴进行的宏观、微观和化学成分等方面的综合分析,找出失效发动机曲轴断裂的主要原因,为以后曲轴质量的改善提供依据。1.检测结果与分析(1)化学成分分析试样的化学成分见表1。从表1中可以明显看出,化学成分各元素含量符合技术要求。     

基于拧紧工艺的发动机曲轴皮带轮螺栓连接优化分析

针对某型号发动机曲轴皮带轮螺栓连接失效问题,从螺栓断口分析其失效机理,并分别对曲轴皮带轮螺栓轴力及监控方式进行理论计算和验证,设计螺栓松动实验—横向振动实验,以验证螺栓在不同夹紧力下松动(轴力衰减)情况,寻求其衰减规律;进行实物装配实验,验证理论计算结果及装配方法,以此优化曲轴皮带轮螺栓拧紧工艺,保证其连接不再发生松动疲劳失效,为后续工艺协同发动机设计提供依据.     

高速泵主轴断裂分析

采用宏观分析和微观分析相结合的方法,对高速泵断裂轴样本的材料化学成分以及微观金相进行分析,并通过显微镜对硬度进行检验,从机理上确定工件发生脆裂断裂失效的原因,为高速泵轴结构优化设计及材料热处理工艺优化提供了指导依据。     

航天电连接器的可靠性设计建模

以库房贮存背景下的J599系列电连接器为研究对象,分析电连接器在贮存环境下的主要失效部位及失效机理,确定了接触失效为最主要的失效模式,而接触对表面氧化物膜层增厚使得膜层电阻增大是造成接触失效最主要的原因;结合氧化物膜层的增长规律、膜层生长的化学反应理论以及接触对的功能与结构,进一步从微观层面对膜层电阻的生长规律进行了描述;基于电连接器接触电阻退化轨迹、接触退化率在温度应力水平下的变化规律以及接触可靠度与接触性能退化量之间的关系,建立电连接器的贮存可靠性统计模型;综合考虑镀层厚度、孔隙率、接触件基体材料、开槽簧片长度以及微观表面形态等尺寸、工艺和材料参数与其可靠性指标之间的关系,建立电连接器可靠性设计的数学模型,提出了电连接器可靠性定量设计的方法。     

汽车发动机曲轴疲劳失效形式与保养维修的关系

曲轴是汽车发动机最重要的零件之一,它的失效破坏将直接影响发动机工作的可靠性。尽管技术人员对曲轴的设计、材料及工艺给予了极大的重视,但曲轴在使用中失效的事故仍时有发生。显然,仅仅提高设计和制造的可靠度是不够的,还必须对曲轴的使用维修予以足够重视。本文根据曲轴磁力探伤时所发现的表面裂纹形状及分布的统计资料,结合在使用中断裂曲轴的宏观断面形态,对曲轴因使用维修不当而产生疲劳失效     

汽油发动机连杆组失效案例分析

连杆组是发动机动力输出的关键零部件之一,对发动机的可靠性和耐久性至关重要。针对国六某发动机台架进行耐久试验时出现连杆组失效故障,从宏观和微观的角度进行研究分析,最终找到问题的原因,并从根源上提出改善方案,最终成功完成台架耐久试验、且验证了问题根源的准确性,为提升发动机可靠性提供理论依据以及借鉴意义。     

某四缸汽油机曲轴断裂失效分析

针对一起性能试验中的汽油机曲轴断裂问题,对断口进行了宏观分析、微观分析、金相组织检验、力学性能检测等,对曲轴的断裂原因进行了分析。结果表明:该曲轴断裂失效是典型的疲劳失效,主要原因是第四连杆轴颈圆角滚压与沉割槽过渡处有接痕,产生应力集中导致的疲劳断裂,提高圆角滚压质量是解决该曲轴失效的根本途径。     

基于元动作链理论的数控机床故障分析

利用所提出的元动作链方法建立宏观系统可靠度变化与微观元动作运行失效原因之间的联系,对数控机床运行过程中的运行故障进行了分析。以蜗轮齿面磨损失效为例,分析了微观失效原因与故障发生概率的联系,并综合所得到的故障底事件发生概率曲线,融合成系统可靠性曲线,从而实现系统结构信息、系统运行信息、微观失效原因信息、宏观可靠性模型的高度集成。算例表明,所提出的元动作链模型能够对机床的状态变换进行准确描述,有助于精确分析机电系统所有的故障模式,消除了传统可靠性建模过程中的不确定性。     

车用空压机轴瓦的设计和失效分析

车用空压机是重型汽车制动系统的动力源,其可靠性对汽车在行驶中的安全尤为重要。轴瓦是车用空压机里的关键零部件,轴瓦的性能将直接影响到空压机的性能和可靠性。如何设计和选择轴瓦的材料和结构,如何从故障件中分析出原因并提出改进方案尤为关键。本文根据车用空压机对轴瓦的需求,对轴瓦材料的应用、结构改进和失效模式进行剖析,并提出解决方案供参考。     

基于专家思维的多维度故障诊断方法

针对目前专家系统诊断准确度不高的问题,提出一种基于专家故障诊断思维方式的多测点、多时间点、多敏感参数相融合的故障诊断方法。从故障诊断专家对设备异常进行分析诊断的思路出发,依据故障机理、故障响应特点及故障劣化规律,选择相关测点、多时间点的数据来构建敏感参数矩阵,并生成对应的故障矩阵和权重矩阵,对设备异常状态进行诊断。利用该方法对某石化一离心压缩机异常状态进行分析诊断,结论准确,且能避免不同时间点诊断结论冲突问题。     

润滑油光谱分析特征信息研究

光谱分析技术是基于油液检测的机械设备故障诊断和分析零件失效的主要手段和方法,而为了建立基于油液检测故障诊断专家系统所必需的知识库,要求对获得的光谱分析数据进行真实准确的信息提取,并能够提供相应的数学模型,以便于信息的识别。本文对油液检测手段中的油料光谱分析进行描述,分别建立了光谱分析的元素质量分数、相关元素质量分数比、元素质量分数梯度、相关元素质量分数梯度比4个参数。将建立的4个参数用于柴油机台架磨合试验数据的分析,表明光谱分析特征信息可以较好地反映柴油机磨合过程,实现了对柴油机台架磨合过程的状态监控。     

增压机的振动故障分析及处理

针对化工集团的增压机振动故障进行分析,诊断出振动故障的原因,准确地找出了故障源：在中压缸推力侧振动值突然升高,是由于转子不平衡引起的振动;在增速机输出侧振动值突然升高,是由于联轴器故障引起的振动.     

压缩机曲轴断裂失效分析

针对天然气压缩机的球墨铸铁曲轴的断裂事故进行了失效分析,通过对曲轴的断口形貌和铸造材质缺陷分析,判断出曲轴断裂属于过载脆性断裂,曲轴材质的铸造大气孔、疏松和粗大石墨相是造成曲轴断裂的主要原因,并提出了预防措施。     

基于涡流和磁记忆法的退役曲轴检测

为了对退役曲轴再制造前的剩余疲劳寿命进行评估,提出了一种基于涡流和磁记忆法的退役曲轴检测方法。并对曲轴进行了动态仿真,得到曲轴的关键检测点为油孔和圆角处。在此基础之上,针对曲轴特殊的结构形式,设计开发出一种检测装置,实现了一次装夹就可同时检测主轴颈和连杆轴颈。检测结果表明,该检测装置可对退役曲轴进行方便、快捷的检测,获得连续、准确的检测信号,从而为评价退役曲轴的剩余疲劳寿命提供了基本依据。     

Non-linear torsional vibration characteristics of an internal combustion engine crankshaft assembly

Crankshaft assembly failure is one of the main factors that affects the reliability and service life of engines.The linear lumped mass method,which has been universally applied to the dynamic modeling of engine crankshaft assembly,reveals obvious simulation errors.The nonlinear dynamic characteristics of a crankshaft assembly are instructionally significant to the improvement of modeling correctness.In this paper,a general expression for the non-constant inertia of a crankshaft assembly is derived based on the instantaneous kinetic energy equivalence method.The nonlinear dynamic equations of a multi-cylinder crankshaft assembly are established using the Lagrange rule considering nonlinear factors such as the non-constant inertia of reciprocating components and the structural damping of shaft segments.The natural frequency and mode shapes of a crankshaft assembly are investigated employing the eigenvector method.The forced vibration response of a diesel engine crankshaft assembly taking into account the non-constant inertia is studied using the numerical integral method.The simulation results are compared with a lumped mass model and a detailed model using the system matrix method.Results of non-linear torsional vibration analysis indicate that the additional excitation torque created by non-constant inertia activates the 2nd order rolling vibration,and the additional damping torque resulting from the non-constant inertia is the main nonlinear factor.The increased torsional angular displacement evoked by the high order excitation torque relates to the non-constant inertia.This research project is aimed at improving nonlinear dynamics theory,and the confirmed nonlinear parameters can be used for the structure design of a crankshaft assembly.     

Batch process fault detection and identification based on discriminant global preserving kernel slow feature analysis

As an attractive nonlinear dynamic data analysis tool, global preserving kernel slow feature analysis (GKSFA) has achieved great success in extracting the high nonlinearity and inherently time-varying dynamics of batch process. However, GKSFA is an unsupervised feature extraction method and lacks the ability to utilize batch process class label information, which may not offer the most effective means for dealing with batch process monitoring. To overcome this problem, we propose a novel batch process monitoring method based on the modified GKSFA, referred to as discriminant global preserving kernel slow feature analysis (DGKSFA), by closely integrating discriminant analysis and GKSFA. The proposed DGKSFA method can extract discriminant feature of batch process as well as preserve global and local geometrical structure information of observed data. For the purpose of fault detection, a monitoring statistic is constructed based on the distance between the optimal kernel feature vectors of test data and normal data. To tackle the challenging issue of nonlinear fault variable identification, a new nonlinear contribution plot method is also developed to help identifying the fault variable after a fault is detected, which is derived from the idea of variable pseudo-sample trajectory projection in DGKSFA nonlinear biplot. Simulation results conducted on a numerical nonlinear dynamic system and the benchmark fed-batch penicillin fermentation process demonstrate that the proposed process monitoring and fault diagnosis approach can effectively detect fault and distinguish fault variables from normal variables.     

空压机曲轴连杆机构的失效分析

基于油液分析与铁谱技术方法,研究分析空压机曲轴连杆机构失效的原因。采用振荡球式黏度计、原子发射光谱仪、分析式铁谱仪及铁谱显微镜测试故障空压机的在用油,采用铁谱分析水分测试法定性定量测试润滑油水分污染,检出巴氏合金轴瓦故障状态下巴氏合金摩擦聚合物图谱并系统阐述其产生机制。综合分析得出曲轴连杆机构失效的主要原因是选用润滑油不合理、油液严重污染、维护检修不及时而演变成为故障链式反应。对空压机的故障提出防治改进措施。     

基于模糊理论的PMT水下防爆试验故障树分析

为解决光电倍增管（photomultiplier tubes,简称PMT）水下防爆试验系统的故障诊断问题以及故障发生概率存在模糊不确定性的特点,应用模糊集数学方法和可能性理论,把模糊数学和故障树模型相结合,提出一种基于三角形模糊数算法的PMT试验系统失效模式分析方法。根据试验系统工作原理,采用下行法建立故障树并对其进行定量分析,获得了顶事件的结构函数及多种失效模式,进而利用专家语言评价法,计算顶事件发生的模糊概率和各底事件的模糊重要度,得到了PMT试验中故障发生率较高的环节,最后对故障分析结果进行改进测试。结果表明,该方法能够准确地诊断出存在的故障,为PMT防爆试验系统进行故障诊断以及提高PMT保护罩的水下防爆性能提供参考依据。