内燃机曲轴疲劳断裂失效特征及原因探析

曲轴是内燃机的核心零件之一,受力复杂,服役环境恶劣,在多种因素的影响下常常发生早期疲劳断裂。在总结曲轴工程实际应用及试验中发生早期疲劳断裂情况的基础上,介绍了曲轴疲劳断裂特征,分析了引起曲轴疲劳断裂的因素;认为曲轴的早期疲劳失效涉及从材料、结构、加工、受力、服役环境等多个方面,并简述了曲轴疲劳断裂失效分析的手段及对断裂失效分析人员的要求。     

大功率发动机曲轴疲劳断裂研究

公司开发的大功率发动机曲轴在进行疲劳试验过程中,主轴颈及连杆轴颈圆角处出现裂纹并断裂。我们通过搜集大量的工艺参数及检测结果对曲轴疲劳断裂的机理进行了全面分析,得出了曲轴断裂的原因,并依据分析原因,制定了整改方案,解决了曲轴疲劳断裂的问题。     

280机车柴油机曲轴在船舶领域运用可靠性研究

针对280机车柴油机曲轴应用到船舶领域后出现疲劳断裂的问题,从该曲轴的结构及船用工况及工作特点,并结合断裂曲轴的理化分析,对该曲轴疲劳断裂的可能因素进行了分析,并据此制定了合理的改进方案。实践应用表明:曲轴结构改进设计后,不仅降低了加工难度,且提高了曲轴的可靠性。     

车用汽油机曲轴断裂分析与研究

某发动机全速全负荷试验中,曲轴发生断裂。为查找断裂原因,对曲轴弯曲疲劳试验过程进行仿真模拟,并根据实验结果标定疲劳分析影响参数。然后通过多体动力学仿真得到曲轴实际工作状态下的载荷历程,进行疲劳强度计算。同时还对曲轴断口进行分析。研究结果表明曲轴的最小安全系数满足设计要求,而曲轴断裂是由台架安装不当引起的。     

某柴油机曲轴的失效分析

某柴油机曲轴采用谐振疲劳试验系统进行静态与动态疲劳试验,3根试验曲轴均在连杆轴颈与曲柄的过渡处,与轴颈呈45度角处出现断裂,通过曲轴的材料化学成分、断口形貌、金相组织检验、氮化层、力学性能等方面的分析,确认导致曲轴疲劳断裂的主要原因是曲轴高应力集中和高应力区存在非金属夹杂物。     

汽车发动机曲轴断裂原因分析

通过宏观分析、断口分析、化学成分检验、金相检验和力学性能检测等方法,对汽车发动机曲轴断裂原因进行了分析。结果表明:该曲轴硫化物夹杂偏多、组织偏析导致曲轴强度和硬度偏低,引起曲轴疲劳断裂。     

汽车发动机曲轴断裂原因分析

通过宏观分析、断口分析、化学成分检验、金相检验和力学性能检测等方法,对汽车发动机曲轴断裂原因进行了分析。结果表明：该曲轴硫化物夹杂偏多、组织偏析导致曲轴强度和硬度偏低,引起曲轴疲劳断裂。     

42CrMo电渣重熔铸造曲轴断裂分析

通过采用宏观检验、化学成分分析、拉伸试验、金相分析、扫描电镜及能谱分析等方法,对某42CrMo电渣重熔铸造曲轴的断裂原因进行了分析。分析结果表明:该曲轴的断裂为疲劳断裂,而材料内部存在的铸造疏松、夹杂等缺陷是造成疲劳断裂的主要原因。     

大型柴油机曲轴断裂失效分析

对失效件进行了宏观分析、化学成分分析、表面硬度分析、力学性能分析、金相分析和开裂断面电子形貌分析后,认为该曲轴断裂性质为疲劳断裂。材质不均匀、硬度不均匀以及严重的组织疏松、组织偏析和非金属夹杂物导致曲轴于应力集中最为严重的曲拐与扇板过渡“R”部位产生了裂纹源,发生疲劳断裂,导致曲轴失效。     

发动机零件失效案例分析

列举了发动机曲轴疲劳断裂、曲轴连杆颈磨损及气缸套裂纹等失效案例,进行了针对性的分析,并提出了改进意见。     

应用三维有限元法分析烧瓦对曲轴的影响

针对连杆轴瓦烧损情况,研究烧瓦对曲轴的影响。采用三维有限元技术计算曲轴的温度场。研究结果表明,由烧瓦所引起的曲轴故障表现为轴颈表面的微裂纹或裂纹。轻微烧瓦使轴颈处于回火状态,轴颈材料由于具有回火脆性而使冲击韧性显著下降,冷却后较高的残余热应力导致裂纹的产生。剧烈烧瓦使轴颈部分处于淬火状态,恶劣的淬火条件使曲轴冷却后产生很大的热应力,淬火热应力超过材料的屈服极限和破断抗力,导致曲轴产生变形甚至开裂。     

基于有限元法求解曲轴主轴颈偏移方法的研究

在考虑曲轴主轴颈、曲柄臂和连杆轴颈的变形以及重力对臂距差影响的基础上,利用有限元分析工具,改进了传统的利用测量臂距差调整曲轴中心轴线的方法。该方法利用ANSYS软件对每个曲拐进行静力分析,从而建立主轴颈偏移量和臂距差之间关系,得到了臂距差关于轴颈偏移量的解析表达式,与传统的经验公式相比较,计算更加方便、快捷和精确。     

小型柴油机曲轴生产线新工艺的应用研究

介绍了R175小型柴油机曲轴的结构特点及生产线的工艺设计流程。为强化曲轴在生产过程中质量的稳定性和一致性，提高其制造质量和效率，本文重点对生产线所采用的新工艺作了应用研究。     

性能强化后对曲轴轴颈负荷及磨损的影响

内燃机曲轴轴颈的磨损量是衡量内燃机寿命的一个重要指标。针对近年来内燃机性能越来越强化的实际状况，在内燃机缸内压力和转速增加的情况下，分析计算了内燃机曲轴的曲柄销和主轴颈的轴承负荷的情况，绘制了各种工作状态下内燃机曲柄销和主轴颈的磨损图。研究表明：气缸压力和转速升高后，曲柄销和主轴颈的磨损均呈现增加趋势。为此，提出了改进曲轴轴承负荷分布情况，减小磨损的方法。     

内燃机曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状与展望

论述了曲轴轴承和曲轴优化设计的研究现状和进展,探讨当前曲轴轴承或曲轴单个零件优化设计的弊端,并对如何更加合理进行曲轴轴承和曲轴优化设计提出见解,展望了研究中尚待进一步研究的问题及深入研究这些问题的必要性和重要性。     

内燃机曲轴轴系振动分析研究的现状、讨论与展望

评述了内燃机曲轴轴系振动研究的力学模型、计算方法、试验方法及近年来的最新研究动向 ,讨论了目前内燃机曲轴轴系振动研究中存在的问题和不足。指出有关曲轴振动与轴承摩擦学的耦合、轴系阻尼系数的精确确定以及非线性振动问题 ,都是曲轴轴系振动研究中有待进一步深入研究的课题。     

6缸280船用柴油机轴系扭振分析

介绍了将6缸280机车柴油机曲轴应用到船舶领域后轴系扭振出现的一些问题,并为之进行了相关的分析、计算,最终确定了设计方案。重新设计的6缸280ZC/D船机曲轴无论在结构和性能上均能满足船机规范要求,达到了整机轴系扭振的要求。     

基于三维有限元分析的柴油机曲轴优化设计

针对6160柴油机曲轴强化设计的需要，借助有限元分析，分别对几种改进设计方案进行了弯曲工况下曲轴应力场数值模拟。通过对圆角疲劳强度校核结果的对比分析，得出了各结构措施对6160柴油机曲轴的影响情况，为该曲轴的改进设计提供了依据。     

发动机曲轴的激光冲击复合处理工艺研究

介绍了激光冲击强化和修复曲轴的新方法,并与其它曲轴处理方法进行了比较。实践表明选择合适的工艺参数,可在零件表面得到搭接均匀,表面硬度大于600 HV和厚度达到1．0 mm的硬化层,冲击区表层残余应力达到-495 MPa,而绝对磨损体积下降了133％以上。对磨损曲轴,可以先采用激光熔覆处理,然后对修补区进行激光冲击处理。激光冲击强化复合处理具有表面硬度高、零件变形小和不影响曲轴轴心部性能等优点,可以使性能超过无损伤曲轴,能实现曲轴的再循环利用,大幅度降低了生产成本。     

2009年版曲轴和连杆国家标准解读

分析了新发布的GB/T23339-2009《内燃机曲轴技术条件》国家标准分别与原JB/T6727-2000《内燃机曲轴技术条件》和现行的QC/T481-2005《汽车发动机曲轴技术条件》的主要差异,指出了GB/T23340-2009《内燃机连杆技术条件》国家标准与原JB/T6727-2000《内燃机曲轴技术条件》和原JB/T6721-1993《内燃机连杆技术条件》的主要不同点,并就曲轴标准存在的问题等提出了个人看法,供有关人员贯标时参考。