基于ANSYS的6110曲轴疲劳分析

曲轴主要承受交变的弯曲-扭转载荷和一定的冲击载荷,轴颈表面还受到磨损。主要失效方式是疲劳断裂和轴颈表面的严重磨损。因此对轴颈进行中频感应淬火强化处理,主要使圆角处产生残余压应力和淬硬层,来提高曲轴的疲劳强度和抗磨损能力。由于在线测量温度、组织、应力在当前技术条件下是不可能的,有必要借助计算机模拟技术的强大计算功能,进一步了解、改进淬火工艺,满足提高曲轴疲劳强度和耐磨性的要求。本文利用软件ANSYS建立6110钢曲轴的二维轴对称模型,利用其热固耦合功能对连杆轴颈感应淬火过程进行了模拟,计算了淬硬层厚度和淬火后的残余应力分布。然后利用ANSYS疲劳分析模块对淬火前和淬火后曲轴进行疲劳分析,计算结果表明：淬火使圆角产生的残余压应力确实显著提高了曲轴的疲劳强度,模拟可信。     

基于ANSYS的6110曲轴疲劳分析

对曲轴轴颈进行中频感应淬火,使圆角处产生残余压应力和淬硬层,以提高曲轴的疲劳强度和抗磨损能力.因在线测量温度、组织、应力在当前技术条件下是不可能的,需借助计算机模拟技术来了解、改进淬火工艺,满足提高曲轴疲劳强度和耐磨性的要求.本文利用ANSYS软件对连杆轴颈感应淬火过程进行模拟.计算了淬硬层厚度和淬火后的残余应力分布,并利用ANSYS疲劳分析模块对淬火前和淬火后曲轴进行疲劳分析,结果可信.     

基于ANSYS的611O曲轴疲劳分析

对曲轴轴颈进行中频感应淬火，使圆角处产生残余压应力和淬硬层，以提高曲轴的疲劳强度和抗磨损能力。因在线测量温度、组织、应力在当前技术条件下是不可能的，需借助计算机模拟技术来了解、改进淬火工艺，满足提高曲轴疲劳强度和耐磨性的要求。本文利用ANSYS软件对连杆轴颈感应淬火过程进行模拟，计算了淬硬层厚度和淬火后的残余应力分布，并利用ANSYS疲劳分析模块对淬火前和淬火后曲轴进行疲劳分析，结果可信。     

曲轴淬火感应器的选用及保养要点

曲轴轴颈感应淬火的目的是提高轴颈硬度,增加其耐磨性;当轴颈圆角部分连同淬上时,将进一步提高曲轴的疲劳强度。曲轴的淬火部位,一般包括主轴颈、连杆颈、法兰油封面与前轴颈等部位,如图1所示。曲轴淬火感应器就是为这些部位进行淬火的工具,其有效圈的尺寸,也随轴颈的直径、开挡宽度或淬火宽度而异。1.曲轴颈淬火区域主要包括以下几种:①只淬轴颈表面(见图2a)。②轴颈表面及圆角部位同时淬硬(见图2b)。③轴颈表面及止推面同时淬硬(见图2c)。④轴颈及止推面单独淬硬(见图2d)。⑤法兰油封面及前轴油封面的淬火(见图2e)。2.曲轴淬火感应器的结…     

激光冲击处理对曲轴疲劳强度的影响

利用激光冲击波对曲轴连杆轴颈圆角进行了强化处理,通过液压伺服疲劳试验研究激光冲击处理工艺对曲轴扭转疲劳强度的影响,利用X射线衍射法分析激光冲击处理后轴颈圆角处残余应力的分布规律,利用扫描电镜观察激光冲击处理表面微结构,分析激光冲击处理提高曲轴疲劳强度的微观机理。结果表明,激光冲击处理在曲轴圆角表面产生了残余压应力场,曲轴疲劳寿命显著提高,疲劳裂纹扩展速率大大降低;残余压应力场提高是激光冲击处理改善曲轴疲劳性能的主要机制。     

球墨铸铁曲轴的离子氮化工艺

曲轴是内燃机中最重要的零件之一,它与气缸、活塞、连杆等组成发动机的动力源装置,并由曲轴向外输出功率。曲轴工作时承受反复弯曲和扭转负荷,而主轴颈和连杆颈在高速旋转下还要承受强烈的摩擦。因此,曲轴的损坏形式主要是疲劳引起的断裂和轴颈的磨损,采用离子氮化强化处理就是为提高曲轴的疲劳强度和耐磨性。我公司生产的4105型带芯孔球墨铸铁曲轴（见图1）,通过离子氮化处理,取得了一定的效果。     

SAE5046钢机车曲轴热处理工艺

正国外某型号机车柴油机曲轴,成品主轴颈直径220mm,长约4200mm,重约1800kg。该曲轴原设计所用材料牌号为美国的SAE5046钢,采用焊接平衡块结构,经整体调质后获得所需的力学性能。为提高曲轴的耐磨性和疲劳强度,所有主轴和连杆的轴颈及过渡圆角均需进行中频感应淬火。此前,该曲轴只有美国埃尔伍德公司在进行生产。我公司于2001年开始生产该1000     

曲轴颈圆角淬硬的难点

曲轴是汽车发动机中的重要零件,越来越多的发动机生产厂家采用感应淬火技术对曲轴进行强化来提高其疲劳强度,增加曲轴的使用寿命。曲轴感应淬火时经常会出现零件变形量大,连杆颈圆角淬火层深不均匀,达不到技术要求等问题。     

第二篇 曲轴颈圆角淬硬的难点

曲轴是汽车发动机中的重要零件，越来越多的发动机生产厂家采用感应淬火技术对曲轴进行强化来提高其疲劳强度，增加曲轴的使用寿命。曲轴感应淬火时经常会出现零件变形量大，连杆颈圆角淬火层深不均匀，达不到技术要求等问题。     

汽车生产高端装备——MQL技术在典轴油孔加工中的应用

曲轴仡发动机内高速旋转时与瓦座之间产生相对运动及摩擦,此处采用稀油循环润滑来保证曲轴的弘轴颈平11曲轴连杆颈轴颈处良好的滑动摩擦。瓦座与曲轴之间的外部供油只能供应到主轴颈上,而连杆颈的润滑油是通过润滑油孔从就近的主轴颈传输的。这就对曲轴润滑油孔的结构提出了特殊的要求——主轴颈上有直油孔,拐颈上有斜油孔,斜油孔要与直油孔连通（有的曲轴斜油孔从连杆颈直接贯穿到主轴颈上）。     

计入轴瓦变形的曲轴动应力和疲劳强度计算

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程相结合的方法,研究计入轴瓦变形时某四缸柴油机曲轴动应力分析和疲劳强度计算问题。解决计入轴瓦变形的曲轴—轴承系统动力学和摩擦学分析问题,得到动态油膜压力;采用ANSYS中的参数化编程语言APDL编写程序实现动态施加力边界条件,计算曲轴动应力;采用损伤积累理论计算曲轴疲劳强度。研究表明：计入轴瓦变形,主轴承最小油膜厚度大幅度下降,最大油膜压力大幅度上升,曲轴动力学响应和危险点的动应力也发生变化,曲轴疲劳寿命下降了15.6%。     

往复泵曲轴疲劳可靠性分析

为提高往复泵的设计水平,基于三柱塞单作用往复泵曲轴实例,通过将曲轴所受各力按相应坐标系分解,并将周期性作用力在时间相离散以及划分为若干计算断面,建立了曲轴疲劳可靠性分析模型。利用已开发的往复泵曲轴强度计算与校核软件计算并导出数据,应用半径矢量法分别求出曲轴各断面应力与疲劳极限的均值及标准偏差,使用联接方程求出各断面的联结系数,详细分析了曲轴模型的疲劳可靠性。通过对一系列实际使用效果良好和失效曲轴的疲劳可靠度进行计算与分析,得出了三柱塞单作用往复泵曲轴疲劳可靠度的合理取值;对于原可靠度过高的曲轴,反求出该曲轴实际能安全可靠承受的最大柱塞力,充分利用原机组的富余能力。往复泵曲轴疲劳可靠性分析具有重要的理论和实际应用价值。     

对L3汽油机曲轴强度的参数化校核

根据发动机设计参数及曲轴参数,利用内燃机原理及结构力学,简易计算曲轴疲劳强度比。计算结果显示L3汽油机曲轴疲劳强度比优于现已批量生产机型曲轴疲劳强度比,原曲轴设计满足改进使用,可以用于样机开发及开展试验数据收集。     

往复式甲烷压缩机曲轴断裂原因

某往复式甲烷压缩机曲轴在运行过程中发生断裂,通过断口宏观和微观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察和力学性能测试等方法,研究了曲轴断裂的原因。结果表明:曲轴发生了扭转疲劳断裂;在交变扭转应力的作用下,曲轴主轴颈不规则且粗糙的过渡圆角和油孔附近粗糙的机械加工痕迹处产生应力集中,导致微裂纹萌生;组织中严重的带状回火屈氏体、大小不均匀的晶粒以及非金属夹杂物导致曲轴的力学性能变差,加速了疲劳裂纹的扩展;建议严格控制曲轴的热处理和制造工艺,优化曲轴结构设计,防止类似事故的再次发生。     

不同强度理论在曲轴疲劳研究中的对比应用

采用有限元法对曲轴在弯矩载荷作用下的应力状态进行分析,并结合插值法对曲轴的应力分布进行拟合计算,在此基础上采用临界距离法与不同强度理论对相同材料、不同圆角半径的曲轴的结构疲劳特性进行预测研究,并对预测结果进行试验验证。研究结果表明：当基于第一强度理论与临界距离法对圆角半径不同的曲轴的疲劳特性进行预测时,无论是临界点法还是临界线法都会造成较大误差;而当基于第三及第四强度理论与临界距离法进行预测时,临界线法比临界点法的预测精度更高,分析认为这是由曲轴的破坏类型造成的。     

CALCULATIONS TO ITS FATIGUE DAMAGE FRACTURE AND TOTAL LIFE UNDER MANY－STAGE LOADING FOR A CRANK SHAFT

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Fatigue features study on the crankshaft material of 42CrMo steel using acoustic emission

Crankshaft is regarded as an important component of engines, and it is an important application of remanufacturing because of its high added value. However, the fatigue failure research of remanufactured crankshaft is still in its primary stage. Thus, monitoring and investigating the fatigue failure of the remanufacturing crankshaft is crucial. In this paper, acoustic emission (AE) technology and machine vision are used to monitor the four-point bending fatigue of 42CrMo, which is the material of crankshaft. The specimens are divided into two categories, namely, pre-existing crack and non-preexisting crack, which simulate the crankshaft and crankshaft blank, respectively. The analysis methods of parameter-based AE techniques, wavelet transform (WT) and SEM analysis are combined to identify the stage of fatigue failure. The stage of fatigue failure is the basis of using AE technology in the field of remanufacturing crankshafts. The experiment results show that the fatigue crack propagation style is a transgranular fracture and the fracture is a brittle fracture. The difference mainly depends on the form of crack initiation. Various AE signals are detected by parameter analysis method. Wavelet threshold denoising and WT are combined to extract the spectral features of AE signals at different fatigue failure stages.     

连杆动应力及疲劳寿命分析

连杆在发动机中直接与活塞销、曲轴连杆轴颈相连接,它们之间通过弹性接触传递力。所以,活塞销、曲轴连杆轴颈决定了连杆的受力分布情况。采用有限元分析中的接触法对某型号发动机的连杆进行有限元分析,得出接触面之间的压力分布情况、连杆的应力分布情况及连杆变形情况,并对连杆的疲劳强度进行校核。     

Torsional fretting fatigue strength of a shrink-fitted shaft with a grooved hub

Fretting causes considerable reduction in the fatigue strength of a shrink-fit assembly and failures through fretting are as numerous as failures from normal fatigue. The purpose of this investigation was to determine the effect of contact pressure and slip amplitude on the fatigue limit, and a favourable value for overhang of hub and fillet radius with constant diameter ratio, at which fretting failure can be avoided and the maximum normal fatigue strength will be obtained. The torsional fatigue strength of shrink-fitted shaft couplings was estimated by tests performed by varying the overhang of the hub, the fillet radius of the shaft and the contact pressure of the shrink-fitted assembly. Press-fitting of the hub overhanging the shoulder was used to increase the contact pressure. The tests were performed using a grooved hub. These experiments showed that fretting was reduced with an increase in contact pressure, because the slip amplitude decreased. The shaft was fractured just inside the end of the fit by fretting fatigue with low contact pressure, but if the contact pressure was very high, the shaft fractured at the fillet by normal fatigue. The fretting fatigue limit at a constant diameter ratio increases with an increase in the fillet radius, and reaches its maximum value at a certain radius using the grooved hub.