基于疲勞壽命預測曲軸再制造可行性分析

馮志

摘要：曲軸是柴油機的核心。它是由循環(huán)變化的氣體印跡引起的，由鏈條引起的慣性力作用于曲軸，從而引起曲軸疲勞，損壞不好時可能導致曲軸突然斷裂。曲軸失效的主要原因是喉應力集中導致疲勞現象、長時間工作造成復合疲勞損傷等。機器工作狀態(tài)中近80%的損壞是由彎曲疲勞造成的。

關鍵詞：曲軸;再制造性評價;疲勞壽命

引言

曲軸是柴油機動力最復雜、最昂貴的零件之一。它用于將活塞和拉桿產生的氣體力轉換為驅動機器流量的轉矩脈動，例如。b .拖拉機。此外，油氣設施以及水泵、油泵、油泵等附件將由曲軸控制。使用柴油機時，軸承承受氣體力、恒定和旋轉慣性力以及由此產生的扭矩的載荷，從而使曲軸處于易變應力狀態(tài)。曲軸形狀復雜，應力集中程度高，尤其是在曲軸圓角過渡和軸頸、潤滑劑孔附近。主軸頸和主軸頸在較高的工作負荷和相對速度下滑動，柴油機曲軸容易出現磨損、變形、裂紋或斷裂損壞，為了保證柴油機的運行質量和安全，工作人員必須了解曲軸的結構特點和常見的損壞修復方法。

一、再制造技術的發(fā)展分析

采用再制造技術結合柴油機及其組件的再工程要求，恢復柴油機及其組件故障的工藝水平、技術性能、質量和質量，例如。b .通過拆卸、清洗、檢驗、返工或升級、重新檢驗。發(fā)動機、變速器、執(zhí)行器、轉子等零部件的重新制造和優(yōu)化。對柴油機及其零部件生產水平的進一步提高有積極的影響，涉及柴油機及其零部件的改造，通過對零部件磨損、機械加工、性能等的綜合分析，實際應用制造修復技術，包括機械拆卸、傳統(tǒng)的故障排除處理。，對柴油機及其零部件的拆卸、清洗、檢驗和分析有積極影響。結合柴油機及其零部件的結構特點和操作程序，在柴油機及其相關零部件的改造和維修過程中，成為環(huán)境影響、腐蝕、工程性能等標準?？紤]通過聯合應用修復工藝、損耗檢測等技術來提高柴油機及其零部件的再利用。再制造不僅涉及零部件再生，還涉及優(yōu)化和優(yōu)化零部件修復工藝，以提高維修精度，從而提高柴油機及其零部件的再利用。

二、柴油機曲軸斷裂故障診斷

1）軸頸兩端的圓角太小。曲軸的摩擦在磨削主軸加工過程中沒有采用正確的軸載荷控制。除了圓弧的粗糙度之外，圓角半徑太小，因此在曲軸圓角時會產生更大的應力集中，并降低曲軸疲勞強度。2）曲軸主軸軸位移。主軸頸曲軸破壞曲軸部件的動態(tài)平衡，在柴油機高速運行中產生較強的慣性力，導致曲軸斷裂。3）曲軸冷卻荷載過高。彎曲軸已使用了很長時間，特別是在火災或可理解的事故之后，這可能會導致較大的彎曲，因此需要減小彎曲以糾正冷壓力。由于在校正過程中曲軸內部金屬的變形會導致大幅增加應力，因此曲軸強度會降低。如果冷卻速度太慢，則可能是曲軸損壞，或者可能很快會斷裂。4）車輪松動。當螺桿分解時，曲軸元件會失去其原始的移動平衡，柴油機運轉后會發(fā)生晃動，從而產生很大的慣性力，使軸疲勞并最終導致斷裂。5）曲軸本身質量差。購買曲軸不得太便宜，必須通過正式渠道進行。安裝前還應仔細考慮，如果出現問題，及時更換或退回。此外，在修理發(fā)動機時，應檢查曲軸是否有磁性劃痕或油出口檢查，如果軸頸表面存在徑向裂紋或軸向裂紋，直至達到齒側圓角，則此檢查不再可用。

三、基于疲勞的主動再制造時機

疲勞強度是指示元件高應力的重要指標。彎曲軸必須變得越來越窄，其原因包括氣體壓力、慣性矩、工作時間內經常變化的慣性矩等，以及壽命的增加，從而降低疲勞強度和疲勞性能。當前的后處理技術對疲勞損傷的修復沒有明顯的影響，如果殘馀疲勞強度不足以滿足下一個生命周期的要求，曲軸不適用于制造。因此，有一個可恢復的疲勞閾值，需要重新制造曲軸。冗馀強度是通過分析激活零部件的設計、使用、返工等三個階段的強度變化而提取的表示零部件需求的參數指示器。

四、曲軸疲勞裂紋的有限元分析

有限元法是模擬軸運行應力狀態(tài)的常用方法，也是建立軸疲勞強度預測模型的重要手段。494柴油機知識軸是柴油機的主要性能參數：轉速= 3200 R/ min，功率95.5 kw，最大值。扭矩350 N. m .，最大破裂壓力= 15mPa;;曲軸的主要結構參數為：主軸頸直徑和長度60mm、曲柄銷直徑和長度46mm或。22mm、圓角半徑5mm、曲軸厚度18mm、曲軸三維形狀見圖1，曲軸性能參數見表1。

五、基于特征量的曲軸再制造工藝初始方案生成

由于失效、規(guī)模和材料差異，制造方法也各不相同。例如，如果軸頸磨損較低，則可以對表面進行電鍍;如果磨損較高，則可以進行噴涂等;如果磨損超出可校正區(qū)域，則可以進行報廢。對于曲軸上的平坦裂縫，您可以在磨削后使用它們。如果裂縫較大，則必須修復并修復裂縫。球軸承不適合激光風味后處理。

六、柴油機曲軸斷裂故障預防措施

1）在修理曲軸之前，應檢查曲軸是否有裂紋，特別是要在其中擴大裂紋的過渡段的圓角。使用軸頸磨損時，應將軸頸直徑保持在曲柄臂的圓角半徑內。廣播尺寸不能任意減小。請注意圓角段的表面光潔度，因為這會導致應力集中和曲軸斷裂。2）如果軸頸磨損超出了大小，則應盡可能選擇對軸頸疲勞強度影響較小的方法，例如b .噴流法降低軸頸的疲勞強度，或在批次恢復過程中進一步降低疲勞強度。3）每根軸頸的扭矩間隙和軸承間隙按標準太大，以致于由于沖擊而損壞曲軸，或太小，以致于曲軸斷裂。安裝時，點火時間準確，不要太早或太晚，要注意曲軸、圓盤和離合器的平衡。

結束語

柴油機及其零部件再制造行業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?，結合柴油機及其零部件的材料以及結構特點，提高無損檢測技術、再制造技術的實際應用水平，對提高柴油機及其零部件再制造產品質量，提高柴油機及其零部件產品生效率等方面有積極作用。

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