柴油机曲轴失效分析及应对措施

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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