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。     

曲轴弯曲疲劳试验的新方法

在选择曲轴的合理结构及强化工艺方案时,弯曲疲劳强度是曲轴工作可靠性的基本判据。曲轴实物的弯曲疲劳试验能比较全面地反映结构参数和工艺因素对曲轴弯曲疲劳强度的影响,因而得到广泛的应用。曲轴弯曲疲劳试验所用设备为谐振式弯曲疲劳试验机,其原理如图1所示。系统运动微     

曲轴弯曲疲劳试验圆角应变电测的误差

由于曲轴特殊的几何形状及较小的圆角尺寸,在曲轴弯曲疲劳试验中通过电测方法得到的圆角应变与真实应变峰值之间存在较大误差.采用模态叠加法的瞬态动力学计算得到了谐振式弯曲疲劳试验时曲轴圆角表面疲劳危险位置附近的弯曲正应变,并将其沿圆角周向的分布表示为一阶傅里叶级数的形式.基于计算得到的圆角应变分布规律,分析了应变电测法中以应...     

谐振式曲轴弯曲疲劳试验系统的瞬态动力学分析

尽管谐振式曲轴弯曲疲劳试验获得了广泛的应用,但其动力学特性仍有待深入研究.首先对试验系统两自由度等效简化模型进行受迫振动响应的理论分析,得到了瞬态响应的形式,并讨论了系统阻尼比、频率比对瞬态响应的影响.进一步进行了试验系统的有限元模态计算,并利用模态测试对有限元计算的有效性进行了验证.然后根据模态计算的结果和模态测试得到的阻尼比,采用模态叠加法进行曲轴弯曲疲劳试验瞬态动力学计算,得到系统位移响应,并研究了瞬态响应的形式及其对疲劳试验结果的影响.最后通过模态扩展计算得到圆角危险截面圆弧上各点在疲劳试验过程中的弯曲正应力幅值.     

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。     

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。     

基于应变-寿命理论的曲轴疲劳分析研究

基于曲轴的的弯曲疲劳试验载荷对曲轴进行有限元模拟,并运用应变-寿命理论预测了曲轴在弯曲疲劳试验条件下的疲劳寿命。为保证计算的准确性,对曲轴的淬火残余应力进行了测量,并将测试结果应用于疲劳寿命计算中。计算结果与试验结果的对比表明:计算寿命大多数点落在了试验寿命3倍的分散带内。针对曲轴存在较高的淬火残余压应力的受力特点,对现有的计算模型进行了有针对性的修正,修正模型的计算结果基本都落在了试验数据2倍的分散带内。     

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。     

HQF谐振式曲轴疲劳试验机的设计

本文介绍了四主轴颈固紧的卧置谐振式曲轴疲劳试验机的原理、设计、构造及调试工作,适应X6130,斯泰尔,6120曲轴的疲劳试验台。通过试验台的调试工作,介绍了(?)的曲轴疲劳强度的计算方法。对6120的曲轴进行了疲劳试验台架考核。     

服役时间对曲轴安全系数的影响研究

在对曲轴进行动态仿真及有限元计算得到保证曲轴安全使用时最小安全系数的基础之上,分别用全新、强化试验500、1000、2000和3000 h后的曲轴做弯曲疲劳模拟试验,测定曲轴的剩余安全系数,从安全系数的角度评价曲轴是否可以再制造。结果表明:随服役时间的增加,曲轴安全系数略有下降,但幅度不大,其值远在最小安全系数之上;曲轴在经历一个完整的"制造-使用-报废"生命周期后,其剩余疲劳强度足以支持其进行再制造,进而完成下一个生命周期。     

圆角滚压残余压应力与曲轴疲劳强度的关系

通过对某发动机锻钢曲轴滚压工艺研究,测试分析了不同圆角滚压工艺条件下曲轴圆角表面残余压应力与弯曲疲劳极限弯矩的关系。试验结果表明,圆角滚压对曲轴有显著强化效果,可使疲劳极限弯矩和安全系数显著提高,试验结果对曲轴设计开发中圆角滚压工艺的选择具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

柴油机曲轴可靠性辩析

从设计、制造和使用方面对影响曲轴可靠性诸因素做简要分析。根据升降法弯曲疲劳试验结果,用具体失效率下的极限承载能力估算值和安全系数,对曲轴的可靠性进行评价。讨论了评价指标,并提出参考值;同时,根据强度和应力项的分析,指出提高曲轴可靠性的方向。     

曲轴弯曲疲劳试验的智能测控系统

本文介绍作者研制成功的曲轴弯曲疲劳试验智能测控系统。该系统运用微处理机技术实现了恒应试验，恒转速试验的直接数字控制和试验数据的数字测量。文章阐述了系统的控制方式和功能模块化的硬，软件结构及设计要点，并对系统的功能，特点作出结论。     

双向深割过渡圆角对提高曲轴主轴颈疲劳强度的研究

基于ANSYSworkbench软件,根据中国船级社《钢质海船入级规范》柴油机曲轴疲劳强度评定规则,对某船用中速柴油机的曲轴进行了有限元模拟分析及疲劳强度安全系数计算与评估。为了提高曲轴疲劳强度,提出了曲轴主轴颈双向深割型过渡圆角方案。分析了轴向及径向深割凹槽深度变化对局部应力大小、应力集中系数及疲劳强度安全系数的影响;明确了最佳双向深割型过渡圆角结构参数,使曲轴主轴颈疲劳强度安全系数得到了较大提高。     

大缸径船用柴油机曲轴复合圆角结构分析与优化

为提升大缸径船用柴油机曲轴圆角疲劳安全系数,以现有某机型曲轴系模型为基础,利用AVl-PU软件对该机型曲轴圆角疲劳安全系数进行仿真计算,其疲劳安全系数仅为0.974,不满足大于1.05的许用限值要求;基于现有计算结果,优化曲轴复合圆角结构,设计不同的复合圆角方案,并进行仿真对比计算。结果表明:优化后圆角最小疲劳安全系数为1.064,满足限值要求。     

492发动机球铁曲轴滚压参数的确定

通过快速疲劳试验方式确定QT800-8材料492发动机曲轴疲劳强度及安全系数,从而确定其曲轴的滚压参数,同时也为选择合适的QT800-6性能参数和提高球铁曲轴的性能提供了参考。