柴油机活塞燃烧室疲劳开裂失效机理研究

以2种不同结构的柴油机活塞为研究对象,在相同的试验条件下进行发动机疲劳耐久可靠性台架试验,直至2种活塞分别开裂失效。试验结束后,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对活塞的微观组织和裂纹形貌进行表征,并结合有限元模拟对活塞燃烧室的开裂失效机理进行研究。研究结果表明:活塞在机械或热机耦合载荷作用下,燃烧室底部会出现较高的拉应力,而机械载荷的周向应力最大值出现在销孔方向的燃烧室底部;活塞运行时间越长,活塞材料越容易发生“过时效”,从而导致活塞的强度和硬度明显下降,引发开裂失效风险;通过将活塞内冷油腔位置向上移动,并根据燃烧室形状将内腔顶部进行等壁厚随形设计,可以降低燃烧室部位的机械及热机耦合应力,有效提高活塞服役寿命。

某机车柴油机进气门失效分析

针对某型重载机车柴油机进气门服役过程中盘部掉块的失效事故,通过对失效进气门的宏观形态、断口形貌、化学成分、组织及力学性能的检验及分析,查明了进气门失效的原因,并阐述了失效机理。结果发现,裂纹起始于气门盘锥面,在落座应力及热应力的综合作用下扩展直至断裂;进气门的化学成分、金相组织及锻造流线均不符合技术要求,降低了进气门的热强性和承载能力。有限元分析结果表明:应力峰值在气门盘锥面;由于进气门综合力学性能的下降,在循环交变应力的作用下,气门盘锥面产生掉块。

大功率柴油机曲轴断裂原因分析与改进

对不同原因所导致的曲轴断裂实例进行了分析,结果显示曲轴断裂形式均为疲劳断裂,结构与工艺不匹配、原材料夹杂物、加工制造缺陷、平键装配错误、减振器失效、主轴颈碾瓦是这些曲轴发生断裂的直接原因。在此基础上,对导致曲轴疲劳断裂的内在因素和外在因素进行了分析讨论,为制定改进措施、提高曲轴使用寿命和可靠性提供了依据。

船用柴油机电控喷油器针阀偶件耐久性分析

针对电控燃油喷射系统中针阀偶件的耐久性问题,对某型电控喷油器原理进行阐述,分析针阀偶件可能的失效机理。通过建模与仿真,在机理分析的基础上重点对冲击疲劳寿命进行预测分析。通过试验对针阀偶件失效机理及预测寿命的准确性进行验证。试验结果证明耐久性分析模型有效,可为同类部件的耐久性分析提供参考,并为电控喷油器寿命设计优化提供支撑。

柴油机进气门断裂失效分析及改进措施

某型柴油机在热冲击耐久试验中进气门盘部断裂失效,根据该失效模式建立系统化鱼骨图分析模型。通过分析进气门失效过程,计算评价其设计可靠性;确认了进气门失效的根本原因为进气门设计强度不足,进气门座圈磨损漏气导致进气门受高温偏载作用。通过优化进气门设计,以及与座圈的匹配应用,解决了进气门盘部断裂失效的问题。

基于相位自适应提取的柴油机气门故障识别方法

针对柴油机气门间隙异常故障,提出一种基于振动能量重心自适应提取及阈值学习的故障识别方法。首先,分析柴油机振动多源冲击信号特点及气门间隙故障机理,采用变分时域分解方法自适应获取时域单冲击分量和振动能量重心;然后采用贝塔分布参数拟合方法,根据正常状态样本特征学习气门间隙异常报警阈值;最后,在柴油机实验台上通过调整气门间隙开展故障模拟实验,实验结果验证了所提特征的故障表征能力以及故障识别方法的有效性。

柴油机高压阀件油孔裂纹原因分析

针对船用柴油机关键零件高压阀件出现的油孔裂纹问题,进行失效件解剖,确认存在较多点状腐蚀坑。对此,进行了电解加工原理分析和电解加工后出现严重腐蚀坑的原因分析,并进行了问题复现试验验证。

柴油机高压共轨燃油喷射压力故障诊断及保护

燃油喷射压力的控制精度直接影响燃油的喷射质量,为了加强轨压控制的可靠性,降低排放,通过对轨压采样处理以及共轨压力控制算法的研究,提出了燃油喷射压力相关故障的检测方案,包括轨压闭环控制相关故障以及限压阀故障,利用自主研发的共轨平台设计了相应的诊断软件,并给出了保护策略,在柴油机上完成了各种轨压故障诊断试验。试验结果表明该诊断方法能迅速有效的识别轨压的各种相关故障,既无漏报也无错报,相应保护策略也能及时的很好的起作用,完全达到了排放法规的要求。

内燃机车柴油机气门断裂的失效分析

针对提前破坏的内燃机车柴油机气门的宏观与微观断裂形貌,对材料成分性能、受力状况、断裂过程等进行了全面分析.结果表明:气门断裂是由于堆焊层与基体熔接不良,交界区存在大量裂纹,机车运行中气门密封面受到连续高频撞击,导致气门断裂失效.

大型柴油机曲轴断裂失效分析

用化学分析、力学性能试验、扫描电镜等方法分析了某大型柴油机曲轴早期断裂的原因。结果表明:宏观断口上有明显的疲劳源区和宏观疲劳条纹,曲轴属于疲劳断裂。疲劳裂纹萌生在曲轴油孔内表面的缺陷处(缺陷尺寸为767μm×500μm),该缺陷是机械加工油孔时刃具刀尖崩裂造成的,在工作交变扭转应力作用下缺陷萌生疲劳裂纹并扩展,导致曲轴发生早期疲劳断裂。

某柴油机气缸盖CAE优化设计分析

运用计算机辅助分析(CAE)技术对某机型气缸盖进行了模拟计算,分析了在热-机载荷作用下的气缸盖应力分布情况和应力峰值的变化,以及对气缸盖疲劳特性的影响,通过计算发现,气缸盖强度偏低和刚度不均衡时,易发生变形和疲劳破坏,基于此,提出了结构优化方案,通过优化局部结构,提高了气缸盖整体强度和刚度的均衡性,疲劳安全系数满足了实际使用要求。

柴油机排气阀阀杆频繁断裂的分析与处理

在船舶轮机管理工作中,发现某机型柴油机的排气阀阀杆频繁的断裂,为了找到故障的实质原因,防止此类柴油机事故的发生;同时为船舶轮机管理人员提供维修保养经验,主要从失效零件宏观形态与材料的断裂方式两个方面进行分析,探讨了各种可能的故障原因;通过故障的实际解决过程,找出处理方法及预防措施,同时为故障原因提供可靠的证据,保证船舶安全运营.

车用柴油机气门间隙调整片的可靠性增长研究

针对某型车用柴油机气门间隙调整片存在的可靠性问题,开展气门间隙调整片的故障树分析,研究气门间隙调整片的失效机理,建立基于发动机耐久性考核试验剖面的气门间隙调整片可靠性模型,并对气门间隙调整片的既有可靠性进行评价。在此基础上,从结构、材料和工艺等方面研究气门间隙调整片的可靠性增长措施,运用可靠性模型对可靠性增长效果进行评价,并进行试验验证。研究表明,气门间隙调整片的故障模式为接触疲劳破坏,通过采取优化结构和工艺参数、更换材料等可靠性增长措施,气门间隙调整片的可靠性能够得到显著提高。

某型车用柴油机机体缝合螺栓的可靠性增长研究

针对某型车用柴油机机体缝合螺栓存在的断裂问题,研究机体缝合螺栓的失效模式及其失效机理,设计机体缝合螺栓模拟试验装置,进行机体缝合螺栓振动试验,实现机体缝合螺栓断裂失效的复现。在此基础上,研究机体缝合螺栓的可靠性增长措施及其有效性,将改进后的机体缝合螺栓安装在柴油机上进行应用验证。研究结果表明:机体缝合螺栓的失效模式为疲劳断裂,机体缝合螺栓在工作时发生共振是导致其断裂的原因;机体缝合螺栓采取可靠性增长措施后在安装状态下的固有频率得到显著提高,能够有效避免因共振引发的断裂失效。

柴油机排气阀阀杆频繁断裂的分析与处理

船用柴油机的排气阀,大多采用高合金耐热钢制造。排气阀长期工作在高温及腐蚀的恶劣环境下,所以排气阀主要的失效形式有气阀头部宏观裂纹、烧蚀掉块破碎和气阀杆身断裂等。本文介绍了柴油机排气阀阀杆频繁断裂故障的分析和处理过程;探讨了各种可能的故障原因;主要从失效零件宏观形态与材料的断裂方式2个方面进行分析,找出气阀断裂原因。通过故障的实际解决过程,找出处理方法及预防措施,同时为故障原因提供可靠的证据;从而为船舶管理人员提供维修保养经验,保证船舶安全运营。

船用柴油机液压气阀敲击故障的分析与排除

文章简述了B&W-6L90 GBE船用柴油机液压排气阀敲击的故障现象,通过故障现场分析认为,排气阀空气弹簧腔漏气引起闭阀空气压力降低是造成气阀敲击故障的主要原因。

船用大功率发动机排气门可靠性研究

气门是保证发动机获得良好的经济性、动力性的关键件。气门的失效会带来不可预料的重大损失。文中对ZC6200系列的四冲程大功率船用柴油机排气门进行了可靠性研究,以排气门组为研究对象,对不同结构和不同材料的排气门在闭合工况下进行了传热仿真和失效分析。研究结果表明,气门结构对传热的影响较大,进而引起排气门的温度场变化,导致气门变形并产生热应力。热机耦合仿真结果显示,气门结构对变形和等效应力分布的影响较大。等效应力变化较大的位置容易导致气门失效,情况严重时,会导致整个头部断裂。

基于试验载荷谱的气缸盖失效机理仿真分析

针对某型高强化柴油机铸铝气缸盖在台架试验中多次发生水腔与气道壁之间贯穿性断裂的问题,采用Abaqus有限元软件分析了气缸盖失效部位的温度场和热机耦合应力场及其基于试验载荷谱的时变规律,采用疲劳寿命预估理论对影响该型气缸盖疲劳寿命的主要因素进行了对比分析。结果表明,喷油器压紧力矩过大和铸造残余应力分散性大是造成该型气缸盖在水腔与气道壁之间断裂的根本原因,适当减小喷油器压紧力矩和控制气缸盖失效部位的铸造残余应力将大幅提高该型气缸盖的耐久性。

柴油机曲轴早期断裂的分析

柴油机曲轴在平台试车中 ,发生早期断裂失效。本文从曲轴的生产流程寻找 ,断轴的主要原因和改进措施。

船用柴油机曲轴的断裂原因

某船用柴油机曲轴运行不到3a发生断裂,采用力学性能测试、化学成分分析、金相分析、断口观察以及有限元分析等方法对其进行了失效分析。结果表明:该曲轴的断裂性质为低应力下的疲劳断裂;电渣熔铸过程中卷入的保护渣是曲轴发生断裂的直接原因,未达标的调质和渗氮处理则进一步降低了曲轴的疲劳强度,加速了疲劳裂纹的扩展,最终导致曲轴断裂。