Residual fatigue strength of 48MnV crankshaft based on safety factor

Residual fatigue strength of 48MnV crankshaft was studied and analyzed based on safety factor. Three different status crankshafts were used to the hop-up tests, which maintain new after 500h hop-up tests and after 1000h hop-up tests. Then, crankshafts were cut into unit cranks. The unit cranks were used to do endurance bending tests to get the residual fatigue strength. Finally, the results were analyzed based on safety factor. The results show that safety factor of crankshaft descends a little with the increase of the running time, and the residual safety factor is still much bigger than the endurable safety factor. Furthermore, after the crankshaft accomplishes a full life cycle, the residual fatigue strength of the crankshaft is enough to remanufacture and fulfill the next life cycle.

配收获机曲轴前端小轴强度计算方法研究

对配备机械行走收获机的曲轴前端强度的计算方法进行了研究,同时考虑了曲轴前端的三种载荷边界条件,包括侧向力、齿轮的过盈装配以及总扭矩。分析了存在过盈情况下曲轴前端的动力学计算方法、曲轴前端的静力学计算方法,以及这两种方法在评估曲轴前端强度时的适用场景和优劣对比。相关工作对于配套收获机时曲轴强度的校核具有较强的实用价值。

基于HyperMesh的16V240ZJD型柴油机曲轴仿真分析

16V240ZJD型柴油机曲轴与主发电机连接,采用黄片式弹性联轴节,曲轴自由端装有簧片硅油减震器。曲轴作为柴油机最关键的运动部件之一,承载着周期性的变化载荷,在复杂的弯曲应力和扭转应力之下,使得曲轴的工作条件格外苛刻。曲轴的各项性能对机车的安全性、密封性、耐久性等方面都会有影响。本文以16V240ZJD型柴油机曲轴为例,在UG|NX10.0软件中进行曲轴的三维建模,利用HyperMesh分析了单拐曲轴和1/2曲拐的位移和应力状态,为16V240ZJD型柴油机曲轴的结构优化设计提供参考依据。

某发动机曲轴强度校核及优化设计

通过对直列四缸发动机曲轴进行有限元分析,模拟其真实工作条件,计算曲轴在1缸发火时的受力情况,分析最大等效应力和变形,发现最大等效应力值远远小于材料屈服强度,具有优化空间。在此基础上,使用Workbench中自适应优化算法对其进行优化,优化后的曲轴最大等效应力和变形基本不变,质量减少了9.31%,实现了其轻量化设计,为曲轴的结构改进提供了有效的参考。

曲轴自由端功率输出强度分析

本文在采用曲轴最小许用直径的计算公式的基础上,反向推算出某柴油机自由端功率输出能力,再据此进行曲轴两端功率分配,根据分配结果开展分析、计算、校核,判断曲轴的安全系数,与一端输出工况进行对比,结果较为接近,强度满足要求。

内燃机曲轴强度研究的现状、讨论与展望

从分析计算 (包括应力计算和疲劳强度计算 ,应力计算主要概述目前普遍应用的有限元方法 )和试验研究两方面论述了内燃机曲轴强度研究的现状和进展 ,讨论并展望了在曲轴强度的设计预测中尚待进一步研究的计算边界条件处理。

内燃机曲轴——轴承系统曲轴变形引起的轴承润滑状态变化对曲轴强度的影响

在计及曲轴变形的轴承润滑分析的基础上,应用得到的轴承油膜压力分布作为载荷边界条件计算曲轴应力和强度,以分析目前曲轴强度计算中作用在轴颈上的载荷普遍采用假设的轴承油膜压力分布形式对结果精度的影响。计算中采用整体曲轴梁单元法计算曲轴变形和轴承负荷,采用动力学法进行曲轴轴承的润滑分析,应用有限元法计算曲轴应力。结果表明,计及曲轴受载变形的影响时,轴承油膜压力产生偏布且最大油膜压力明显增加,导致曲轴轴颈过渡圆角表面局部区域的应力数值明显增大,曲轴安全系数减小。因此为使曲轴设计更加合理、更接近实际,曲轴强度计算时应取曲轴-轴承系统为研究对象,根据轴承润滑分析实际计算结果,确定作用在曲轴轴颈上的载荷分布。

计及曲轴强度的曲轴轴承优化设计

以某4冲程4缸内燃机曲轴-轴承系统为研究对象,在计及曲轴强度下进行曲轴轴承优化设计,研究轴承优化设计中考虑曲轴强度的必要性。在建立轴承优化设计模型中,将曲轴强度作为约束条件之一,采用粒子群算法进行优化计算。结果表明,相比于原机轴承设计,在满足曲轴强度要求的情况下,通过曲轴轴承优化设计轴承总平均摩擦功耗降低了14.21%。同时进行了不考虑对曲轴影响的曲轴轴承优化设计计算,此时虽然轴承总平均摩擦功耗有明显降低,但曲轴强度已不能满足使用要求。因此,合理的曲轴轴承优化设计应从曲轴-轴承系统整体出发,计及对曲轴强度的影响,以获得满足系统要求的最优解。

基于有限元法的发动机曲轴静强度分析

针对某单缸发动机曲轴断裂问题,在CATIA里进行了三维实体建模,通过导入Hypermesh进行划分网格等前处理,利用MSC. Patran/Nastran对其进行有限元分析。结果表明:在使用球墨铸铁为材料的情况下,曲轴的疲劳强度安全系数未满足要求,从理论上验证了曲轴会发生断裂;将材料更换为40Cr的曲轴,其疲劳强度安全系数满足要求,理论上不会发生断裂,最后通过400 h发动机可靠性试验验证了仿真的正确性。

某大功率柴油机曲轴及主轴承受力和运动分析

本文首先利用有限元软件ANSYS对某型中速V16柴油机的曲轴进行强度计算分析。计算了曲轴在不同气缸发火时,曲轴的应力情况。然后又利用AVL-Designer对曲轴的强度再次进行分析校核,另外对主轴承工作情况进行计算分析,分析各主轴承的受力情况,轴心轨迹及润滑情况。

高强度高韧性球墨铸铁曲轴铸造技术

为了提高球墨铸铁曲轴的强韧性和铸造质量、降低铸造废品率,研究了曲轴的微合金化技术、铁液共晶点控制技术、球化处理技术、曲面分型方法和组织均匀化正火工艺,成功生产出高强韧性球墨铸铁曲轴。球铁曲轴抗拉强度由原来的872 MPa提高到927 MPa,冲击韧度由26 J/cm2提高到40 J/cm2,缩松缺陷由原来的1.44%降低到0.19%。

整体曲轴疲劳强度与自由模态有限元分析

非整体曲轴有限元模型与曲轴实际工况载荷模型存在较大差异,这使得曲轴的静、动态特性分析出现很大的误差。为此,建立了整体曲轴的有限模型,对曲轴的疲劳强度与自由模态进行了分析。与非整体曲轴模型相比,整体曲轴的有限模型更真实地反映了曲轴的静、动态特性,为曲轴的优化设计提供了有价值的理论依据。

稳态疲劳载荷下曲轴剩余强度模型的试验研究

剩余强度模型是一种能比较直观的反映构件疲劳断裂行为的唯象学描述方法,但对于曲轴这类体积大且结构复杂的构件,往往难以直接对其进行剩余强度试验。针对此,在应用谐振式疲劳试验机对曲轴进行疲劳试验的过程中,通过建立试验台振动模态和试件在裂纹扩展中的力学特性之间的关系,应用动态信息跟踪方法对曲轴的剩余强度模型进行了间接的试验研究。介绍了这种方法的基本原理,分析了其可行性,并结合试验结果讨论了曲轴的剩余强度退化规律的基本特征。

球墨铸铁曲轴应用前景的评估

目前球铁曲轴应用中存在的主要问题是疲劳强度满足不了发动机爆发压力不断提高的要求,以及球铁质量不够稳定。提出了以疲劳强度为核心对曲轴质量进行评估,并通过抗拉强度与伸长率的合理匹配、使用等温淬火、圆角滚压等措施提高球铁曲轴的疲劳强度。为提高球铁曲轴质量可靠性,建议:(1)限定铁液中有害元素的含量;(2)控制原材料质量,并采用感应炉熔炼;(3)对原铁液脱硫,降低其硫量;(4)改进球化、孕育工艺;(5)采用先进检测仪器,提高在线检测水平;(6)重视疲劳性能测试,寻求适合于曲轴的检测方法;(7)开展球铁曲轴强度评价的研究。

五缸压裂泵曲轴载荷计算及疲劳寿命分析

简述了目前有限元法在曲轴分析中存在的问题,介绍了曲轴的载荷计算方法。运用有限元分析法对五缸单作用压裂泵曲轴进行强度分析,并以某型号压裂泵为例,建立了曲轴三维模型,计算出2种恶劣工况下的载荷;得出曲轴应力和应变分布情况。运用动应力载荷谱分析了曲轴的疲劳寿命,为曲轴设计提供了依据。

轴颈空心对6100发动机球铁曲轴弯曲强度的影响

利用电阻应变测量方法和DC—1电动谐振试验装置研究了轴颈空心对6100球铁曲轴弯曲静强度和疲劳极限的影响。结果表明,采用合适的空心结构可使曲轴的弯曲静强度提高6％～15％,疲劳极限提高4％～8％,零件质量减轻4～5kg。

往复泵曲轴设计应用程序开发及应用

随着往复泵朝着大型化、超高压方向发展,为消除往复泵曲轴设计与强度校核中工作量大、过程繁琐、易出错等弊端,利用ObjectARX,APDL等二次开发工具以及基础类库MFC、ADO数据库接口、曲线离散技术、图表数字化技术等在VC++6.0上开发出一个运行在AutoCAD平台上的动态链接库应用程序,实现了曲轴设计、强度校核、ANSYS的启动调用、曲轴有限元分析的自动化与参数化绘图.对国内外4台往复泵机组曲轴的实例校核表明,程序在解决往复泵机组扩容计算、缺陷曲轴的改造、中外机组曲轴对比分析、提高往复泵曲轴设计效率等方面具有很好的应用.

6160柴油机曲轴三维有限元分析

建立了6160柴油机曲轴三维有限元分析的改进模型,详细介绍了曲轴在弯曲和扭转2种交变应力状态下,其位移边界条件和载荷边界条件的确定以及加载方法,校核了该曲轴提高功率前后的疲劳强度.计算结果表明,该模型能够很好地模拟曲轴的实际工作状况,为进一步分析曲轴提供了新思路.

管道非开挖技术用大扭矩组合螺杆钻具设计

目前主要采用螺杆钻具为管道非开挖技术中扩孔钻头提供扭矩,但现有螺杆钻具扭矩较小,须采用多次扩孔方能达到大口径管道穿越施工要求,因而施工进度慢、作业成本高、成孔质量差。为减少扩孔次数、满足单次大孔径扩孔钻进需求,设计了大扭矩组合螺杆钻具。该工具主要由公共分流接头、独立螺杆钻具、润滑系统、捆绑式扶正器、组合传动系统和油密封传动轴系统组成。各个螺杆钻具并联布设,通过四边形机构实现扭矩合成和运动传递。采用有限元方法对组合传动系统的曲轴强度进行了分析。分析结果表明:由两端支撑的单拐曲轴、连杆和主曲轴组成的传动系统结构完全满足扭矩传递要求。所得结论可为管道非开挖技术的现场应用提供参考。

基于响应面法的内燃机曲轴优化

针对内燃机曲轴的结构强度问题,以内燃机实际运行工况下整体曲轴有限元仿真为基础,通过中心组合试验方法进行采样,运用最小二乘法、显著性分析和拟合精度检测,构建并修正了曲轴结构强度计算的响应面模型,选择关键几何结构参数为设计变量,采用模拟退火与直接搜索相结合的协同优化方法对响应面模型进行优化。对某内燃机曲轴的优化算例表明,该优化方法能大大提高曲轴设计的优化效率,具有较高的精度。