4115柴油机曲轴疲劳断裂原因的分析

北京内燃机总厂生产的4115柴油机,近几年中,曲轴断裂约占柴油机赔修总数的30%,曲轴的年赔修数最高曾达年产量的7%。曲轴绝大部分为早期疲劳断裂。因此分析曲轴疲劳断裂的原因对提高产品质量是一项有意义的工作。我们对使用中断裂的7根曲轴断口进行了分析,对生产流程中的62根曲轴作了冷校—变形规律的调查,并对其中有代表性的14根曲轴33个曲拐进行了实物疲劳试验。     

曲轴扭转疲劳断裂分析

曲轴是发动机的核心部件之一,作为动力输出的主要载体,工作中承受着复杂的弯曲和扭转载荷。统计表明,曲轴的疲劳断裂有80％是弯曲疲劳断裂,扭转疲劳断裂的比例不到20％。然而,随着汽车和发动机行业的发展,大功率增压机型不断应用,作用在曲轴上的激振力和扭转载荷越来越大,     

用ANSYS进行曲轴弯曲疲劳试验与数值计算

正曲轴是内燃机最重要的零件之一,其主要功能是传递与输出动力,承受缸内的气体压力、往复和旋转质量惯性力、扭转力等的作用,对柴油机的可靠性及性能具有重要意义。曲轴断裂事故的实际分析证明,曲轴的失效形式主要是弯曲疲劳破坏,而弯曲疲劳的裂纹集中在曲轴曲柄至连杆轴颈的过渡圆角处,因此,分析曲轴弯曲失效对曲轴使用寿命很关键,本文利用ANSYS及FE-SAFE软件,对曲轴进行应力及疲劳模拟分析,进而通过曲轴弯曲疲劳试验台进行验证,为改善曲轴的疲劳性能提供了有     

发动机曲轴耐久实验断裂失效分析

通过对某汽车公司发动机耐久实验断裂的曲轴进行化学成分、硬度、金相组织、夹杂物、宏观及微观形貌的综合分析,结果表明:该曲轴的断裂是由起源于第一连杆轴颈与曲柄交界处的淬火裂纹引起的弯曲疲劳断裂,裂纹沿轴颈交界处呈周向扩展,扩展区存在明显的疲劳辉纹。     

内燃机曲轴动态特性分析及结构改进

为了减少曲轴在工作时振动断裂,本文针对曲轴的振动特性进行研究。利用有限元软件对三种不同材料曲轴进行模态分析和谐响应分析,分析结果表明QT800为材料的曲轴在防振动方面的效果好于其他两种材料,曲轴的断裂部位最有可能发生在曲拐之间过渡圆角处。通过增大曲轴过度圆角半径和连杆轴颈直径能减少曲轴出现振动断裂情况的发生。     

大型柴油机曲轴断裂失效分析

用化学分析、力学性能试验、扫描电镜等方法分析了某大型柴油机曲轴早期断裂的原因.结果表明:宏观断口上有明显的疲劳源区和宏观疲劳条纹,曲轴属于疲劳断裂.疲劳裂纹萌生在曲轴油孔内表面的缺陷处(缺陷尺寸为767 μm×500 μm),该缺陷是机械加工油孔时刃具刀尖崩裂造成的,在工作交变扭转应力作用下缺陷萌生疲劳裂纹并扩展,导致曲轴发生早期疲劳断裂.     

曲轴疲劳试验系统研究与开发

针对发动机曲轴弯曲疲劳试验,开发曲轴疲劳试验系统。该系统根据机械谐振原理,设计了由惯性质量块摆臂和曲拐组成的谐振系统。通过向谐振系统施加较小的激振力便可让被试样件获得大负载。系统通过计算机测控系统进行数据采集和激振信号控制,实现试验过程的自动化,减轻操作人员的劳动强度,提高试验效率。     

活塞压缩机曲轴强度数值分析

活塞压缩机曲轴承受着复杂的交变载荷,其破坏形式主要体现在疲劳方面。利用有限单元分析方法,对某型6M50压缩机曲轴进行等效应力分析;利用分析结果对曲轴不同截面进行强度校核,结果表明:曲轴在第6列曲拐与主轴过渡处安全系数低于许用值,曲轴强度校核结果与该型压缩机曲轴断裂的位置吻合。该分析方法可作为活塞压缩机曲轴强度计算的可靠工具。     

浅谈曲轴的冷滚压强化工艺

内燃机曲轴的主要破坏形式是断裂和轴颈磨损，其断轴率为0．5％～2％，这是因为曲轴的结构及其所受的载荷使其应力分布极不均匀，在主轴颈、连杆轴颈与曲拐相连接的过渡圆角处产生了比曲拐同截面的名义应力高出数倍的集中应力峰值所导致的。过渡圆角处的最大弯曲应力占80％，扭转应力仅占20％，一系列的应力分析和大量的曲轴断裂实例表明，断裂一般发生在连杆轴颈过渡圆角与主轴颈过渡圆角的对角线上。     

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。     

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。     

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.     

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。     

大功率发动机轴瓦失效研究

发动机轴瓦也称滑动轴承,主要功能为支撑及传递轴系转动。随着现在柴油机的强化指标越来越高,发动机的爆发压力已经达到了20MPa以上,曲轴传递给轴瓦的压力也随之增高,一旦润滑条件不充分,导致轴瓦与曲轴轴径之间发生金属硬接触,导致轴瓦磨损,甚至摩擦的高温导致轴瓦烧瓦、抱瓦失效。轴瓦的失效往往对发动机破坏性极大,容易导致曲轴的断裂失效,所以发动机轴瓦对发动机的正常运行极其重要,我们针对大功率发动机的轴瓦失效的问题进行了全面的失效原因分析,并根据分析结果提出了整改措施,很好的解决了轴瓦失效的问题。     

曲轴的疲劳断裂分析

系统阐述利用有限元法对机械结构零部件进行疲劳断裂分析的相关理论和方法。在此基础上对16V240机车柴油机曲轴的最危险曲拐进行最大和最小工况下的三维有限元分析，确定裂纹易产生的危险截面，求解危险截面处不同深度和形态的表面椭圆裂纹的应力强度因子，并拟合关于椭圆裂纹特征参数及总体坐标下的等效应力强度因子的近似表达式。为预测含裂纹曲轴的承载能力、剩余寿命、制定判废标准等提供相关的疲劳断裂参数。     

表面强化工艺在WD615柴油发动机曲轴再制造中的应用研究

曲轴因工作环境恶劣,在实际工作中易发生弯曲、磨损,导致失效.为节约材料和能源,在发动机曲轴再制造加工中使用表面强化工艺恢复或提高曲轴的使用性能.     

曲轴的可靠性分析及疲劳强度设计探讨

曲轴是发动机中最重要的零件之一。大量研究表明,曲轴的主要失效形式表现为:疲劳破坏和断裂。特别是随着发动机的动力性和可靠性要求的提高,其强度问题变得更加重要。简要介绍了可靠性设计基本理论,指出设计决定了产品的可靠性水平。阐述了基于可靠性的抗疲劳设计理论,并总结了三种典型的抗疲劳设计方法,以及疲劳寿命的预测方法。最后运用相关理论对曲轴的疲劳寿命进行了估算。     

A methodology for cracks identification in large crankshafts

Diesel engines used in power plants and marine propulsion are especially sensitive to outage events. Any advance in the early detection of failure will increase the reliability of the electricity supply and improve its productivity by reducing costly power outages. Fault detection and diagnosis is important technology in condition-based maintenance for diesel engines. This article presents a classifier based on neural networks for identifying failure risk level in crankshafts, the engine component of greatest cost concern. The authors have developed a finite element model for crack growth that fits well with fracture appearance and produces the evolution of crankshaft stiffness with crack depth. A lumped system model of the engine uses this evolution as input, giving the instantaneous speed at the engine flywheel as a function of crack depth. All the results shown in the paper come from outputs of the simulation models which have been built from real engine data. Measurements of the instantaneous flywheel speed were not available due to the crankshaft failure. All data are extracted from this speed and are then classified using a Radial Basis Function neural network.