柴油机曲轴失效分析及应对措施

摘要

本文介绍了潍柴615曲轴的材质、几何尺寸、成形工艺等，并对主要工艺氮化后的曲轴进行了检测分析，同时针对市场上出现的失效曲轴进行分析，对曲轴的疲劳强度进行了试验及计算。 本文对潍柴615合金钢轴进行了符合实际情况的有限元分析，校核了曲轴在交变载荷下的疲劳强度，并通过曲轴的疲劳试验对分析和计算的结果进行了验证。 本文还针对市场上退回的失效曲轴进行检查，包括断裂形式、部位及塑性变形情况，并按失效的不同部位进行分类，找出了失效的规律，确定了被动方式如化瓦或失油造成曲轴失效，另外是由制造和装配质量原因引起的曲轴失效，从而制定出了加强对用户的宣传，保证按正确的方法使用，及时进行维护保养，装配减振器时把紧螺栓、加工R角到位等有效的预防措施。 本文对失效曲轴进行统计汇总，对于潍柴厂曲轴的设计、工艺改进等方面提供可借鉴的实际数据，提出的预防失效措施有利于降低曲轴事故，不断提高产品质量，加大市场竞争力。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3柴油机曲轴失效分析目前存在问题

1.4课题主要研究的内容和意义

1.4.1课题研究的内容

1.4.2课题研究的意义

第二章曲轴的结构、材料及加工工艺

2.1曲轴的结构及各部分的作用

2.2曲轴的材料

2.3曲轴的形状和主要尺寸

2.4曲轴生产工艺流程及主要工序介绍

2.4.1工艺流程

2.4.2原料

2.4.3锻造

2.4.4粗加工

2.4.5氮化

2.4.6圆角淬火

第三章曲轴失效的主要影响因素

3.1曲轴本身质量存在缺陷

3.2加工工艺方面的问题

3.2.1轴颈圆角过小或加工不良

3.2.2曲轴校直引起的断裂

3.2.3曲轴不清洁引起的曲轴失效

3.3装配问题

3.3.1主轴瓦中心线不同心

3.3.2曲轴装配间隙不合格

3.3.3飞轮松动

3.3.4减振器松动

3.4使用方面

3.4.1供油时间过早或各缸供油量不均

3.4.2轴颈润滑不良

3.4.3曲轴的扭转振动产生的断裂

3.4.4操作不当

3.5其他情况

第四章曲轴的疲劳强度试验

4.1试验方案

4.2试验的理论基础

4.2.1正态分布法

4.2.2四分之一循环截断点(QCI)

4.2.3疲劳极限统计分析试验法(SAFL)

4.2.4曲轴工作弯矩

4.3试验数据处理

4.3.1试验结果

4.3.2极限承载弯矩——正态分布

4.3.3圆角极限应力——正态分布

4.4结论

第五章 曲轴的有限元分析

5.1有限元计算模态分析

5.1.1曲轴三维几何模型的建立

5.1.2曲轴有限元模型的建立

5.1.3 曲轴有限元计算模态分析

5.2仿真模型建立

5.2.1 WD615.46型柴油机材料参数

5.2.2各部分有限元模型的建立及主自由度节点的定义

5.2.3进行自由度缩减

5.2.4建立EXCITE整体模型

5.3轴系的动态疲劳强度分析

5.4小结

第六章曲轴失效断裂的实例及分析

6.1曲轴失效断裂情况

6.2曲轴断裂的有代表性的照片

6.3曲轴断裂故障类型特征

6.4曲轴断裂失效分析

6.4.1曲轴中间部位断裂

6.4.2曲轴从小端φ50根部断裂

6.5改进及预防措施

第七章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

在学期间发表论文情况

在学期间参加科研情况

致谢