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。     

发动机零部件强度疲劳试验数据统计分析优化研究

疲劳极限统计分析法是小样本条件下一种有效的疲劳试验方法,目前国内常用的疲劳极限统计分析法主要基于10⁴低周循环点开展研究分析。本次研究基于国内外文献数据及材料的S-N曲线的特征,对QCI点法和10³点法进行了数据统计分析优化研究并得出所有试样的极限值,再运用正态分布函数和威布尔分布函数分别计算出零部件的极限寿命值,最后通过对比分析得出了10³点法更符合实际应用情况,威布尔模型更加适用于零部件疲劳试验数据处理的结论。     

曲轴圆角残余应力的XRD试验研究

利用X射线衍射法对曲轴圆角处残余应力进行了测试,分析了曲轴在机械喷丸、滚压、等温淬火等3种工艺下残余应力的分布规律及其形成机理,并对其进行了疲劳寿命对比试验.结果表明,机械加工后曲轴圆角处残余应力处于拉压交错状态,是影响曲轴疲劳寿命的主要因素;机械滚压和等温淬火工艺改善了残余应力的分布,使圆角残余拉应力均变为压应力,基本上满足曲轴5×106次疲劳试验的要求;喷丸工艺有效地改善了圆角与曲柄连接处残余压应力的分布状态,但增大了圆角与连杆接合处拉应力,其疲劳寿命为2.5×106次.     

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。     

基于PPCC检验法的坝前年最高水位统计特性分析

以漳河流域岳城水库为例,采用PPCC检验法对坝前年最高水位常用的几种分布线型进行对比分析.结果表明,实测值和理论值的拟合效果中耿贝尔分布最差、P-Ⅲ型与LP-Ⅲ型分布较好、三参数对数正态分布最好,建议将三参数对数正态分布作为岳城水库坝前年最高水位的分布线型.     

谐振式曲轴疲劳试验中的失效判定

对于谐振式曲轴弯曲疲劳试验,由于曲轴裂纹、振动系统刚度以及系统响应加速度之间在力学关系上的相互关联,因此可根据谐振系统的振动状态较有效地对裂纹状态进行评估。通过对带裂纹试件正反两个方向上弯曲刚度的分析,结合试验数据研究了谐振系统响应加速度实测波形与裂纹深度之间的动态变化关系;提出了根据实测加速度波形的正、负峰值的非对称特性来定量评估裂纹和进行失效判定的方法。     

原尺寸锻钢和铸钢曲轴的疲劳性能

本文叙述了各类型曲轴的疲劳试验结果。试验是用曲柄销直径达730毫米的大型曲拐试样棒在作者所在公司设计和制造的共振型疲劳试验机上做的。本文第一部分对锻钢和铸钢曲轴的制造过程作了概述。第二部分叙述了二组疲劳试验结果:第一组是取自曲拐圆角处的方法圆计捧数据;第二组是整体式和半组合式曲轴的试验数据。用于试验的整体式曲轴是由自由锻自由锻加直接错拐法、以及连续纤维挤所锻造(R.R法)加工而成的。试验结果表明用连续纤维锻法加工的曲轴疲劳性能较优。其次还做了原尺寸曲轴表面经淬硬和曲轴圆角经冷挤压强化处理的疲劳试验。这些工艺对疲劳极限的作用是值得注意的。     

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。     

某四缸柴油机曲轴断裂失效分析及改进

本文介绍了某自然吸气式柴油机曲轴断裂失效的规律及有限元强度分析结果与失效规律间存在的对应关系。分析认为失效的主要原因是曲轴实际弯曲疲劳试验的安全系数偏低，同时也认为与曲轴制造过程的工艺技术水平较低相关。通过采取氮化强化措施及制造工艺技术的改进，使曲轴的安全系数提高，从而使断轴失效问题得到解决。     

基于零部件疲劳试验数据的统计分析研究

本文系统介绍零部件疲劳极限法的数据处理方法,以曲轴和机体为研究对象,分别采用正态分布和韦布尔(Weibull)分布进行可靠性数据分析,研究50%和90%存活率下疲劳极限强度变化趋势及两种分布的统计结果的差异性。分析结果表明:50%存活率下疲劳极限强度的两种分布数据分析所得结果基本一致,相对误差比较小;大于90%存活率时,两种分布数据分析结果偏差加大,正态分布的疲劳极限强度呈现急剧下降趋势, Weibull分布的疲劳极限强度呈现缓慢下降趋势。     

基于弯曲疲劳试验的柴油机曲轴疲劳寿命分析及改进

针对某高负荷车用柴油机,在提高最高燃烧压力条件下使用原有曲轴,在谐振式弯曲疲劳试验台上进行了曲轴弯曲疲劳试验,采用仿真的方法分析了曲轴在弯扭耦合下的疲劳强度,并对曲轴结构进行了优化。结果表明:带斜油孔的六面体网格曲轴模型应力计算更准确;通过模拟弯曲疲劳试验,可以更准确地获取曲轴的材料参数。优化结果表明:子模型法可有效优化曲轴圆角结构,提高曲轴疲劳强度。     

谐振加载式曲轴弯曲疲劳试验载荷标定方法的改进

从谐振加载式曲轴弯曲疲劳试验的谐振加载的基本原理入手,推导了动载荷原型函数的合理简化形式。利用所推导出的函数形式,建立了最小二乘拟合的数值算法。这种方法在数学形式上比现有的方法严密,且原型函数容易建立,计算方便,收敛性好,是对谐振加载式曲轴疲劳试验载荷标定方法的一种有益改进。改进的原型函数及其数值方法可以更好的适应更精确的信号处理及数据采集系统。长时间的试验观察和实践检验表明:这种改进的标定计算方法符合谐振加载的基本规律,适应性强,标定精度高,优于其它拟合方法。     

谐振式曲轴弯曲疲劳试验及其动力学仿真模拟分析研究

本文介绍了谐振式曲轴弯曲疲劳试验及其动力学仿真模拟分析研究,根据谐振式曲轴弯曲疲劳试验机的试验原理,对这一试验装置进行仿真模拟,实现试验与计算的相互印证,并探索、寻求采用仿真计算简化试验流程的可能性。     

DC-1电动谐振式曲轴疲劳试验装置的研制

本文介绍了第二汽车制造厂最近开发的一种新型试验装置——DC-1电动谐振式曲轴弯曲疲劳试验机。文中叙述了它的工作原理、系统设计及主要性能指标,并列举了应用实例。实测数据及使用表明,该装置不仅载荷精度高、工作稳定可靠、操作简便,而且工作效率为普通机械激振式的4～5倍,耗电省,还能在试件的裂纹发展到预定的长度时自动停止试验。     

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。     

一种用于曲轴圆角滚压强化效果评定的方法-最低限值试验法

针对曲轴圆角滚压在强化效果检测中所存在的问题给实际应用带来的风险,提出了最低限值试验方法。该方法以设定的最低限值为评价指标,以子样是否通过弯曲疲劳试验,对其所代表的母体的滚压强化效果做出评定,可起到质量把关作用,既可用于供方生产中的质量监控,也可用于需方的进厂验收。     

谐振式曲轴弯曲疲劳试验系统载荷标定精度分析

本文简要介绍了新开发的智能型曲轴弯曲疲劳试验系统的基本工作原理、组成、功能和工作流程，重点分析了讨论了载荷标定方法对于载荷精度的影响。