再制造铲运机传动轴寿命预测研究

摘要

由于能源日渐趋于紧张、气候环境恶化的影响，低碳、环保、节能减排成为世界关注的话题。全球倡导低碳节能，我国承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％至45%。随着工业化、城镇化步伐的加快，伴随铁矿石价格上涨、人口众多、经济发展水平较低等实际现状，我国要达到这一减排目标面临着巨大的压力和挑战。但也正是这样的硬性约束指标，推动了我国再制造行业的加速发展，促进我国循环经济健康有序的可持续发展。作为再生资源利用的一种高级形式，再制造为发展循环经济、推动节能减排创造了条件，推动了机械行业的可持续发展。
　　 再制造产品能否满足下一个生命周期的使用，直接决定了再制造本身的价值及意义。因此再制造零、部件的寿命预测成为整个再制造工程中的一项技术难题。针对这一难题，本文围绕再制造铲运机传动轴寿命评估展开研究：
　　 本文利用PRO/E软件下建立传动轴三维模型，在ANSYS软件Workbench环境下对该轴进行弹塑性有限元分析，获得危险部位的应力应变数据，再以坐标变换原理建立并确定铲运机传动轴的临界平面及临界平面上关键损伤参量。根据升降法疲劳试验结果，研究了材料42CrMo及其具有3Cr13电弧喷涂涂层的传动轴疲劳行为(不同涂层厚度下传动轴的扭转疲劳极限)，并提出采用修正系数来对高速电弧喷涂修复的再制造传动轴实现寿命预测；主要以临界平面法中的Brown-Miller多轴疲劳模型为例，采用修正系数对多轴疲劳模型改造，最后结合多轴疲劳参数、各损伤参量，在几种多轴疲劳模型下对传动轴新品和再制造传动轴分别进行寿命预测和分析。
　　 在国内外对再制造和多轴疲劳研究现状的基础上，本文对热喷涂技术处理的再制造铲运机传动轴进行寿命预测。以喷涂后零件疲劳极限为基础，研究并提出了一种经修正系数改造多轴疲劳模型的方法。该修正法适用于各种“加材料”方法得到的再制造产品的寿命预测。同时为如何判断该类再制造零、部件的疲劳寿命提供了可靠的理论数据支持。