船用曲轴45^(#)钢锻件的生产实践

船用发动机的重要组成部分就是曲轴,以45^(#)钢作为船用曲轴锻件的原料可以大幅度的降低成本,缓解市场压力。文章介绍了某钢厂通过35 t电炉+LF+VD→4.5 t异形锭模铸→锻造→正火→粗加工生产船用曲轴45^(#)钢锻件的实践情况。冶炼过程废钢使用表面无锈蚀的42CrMo短尺废料,精炼使用SiC粉扩散脱氧,真空后加Ti(按0.03%加入)、喂铝线,软吹25~30min,浇铸前对中注管和汤道砖两次充氩。锻造过程等温至950℃使用快锻机开坯、精锻机快速定型,终锻温度780~830℃。热处理工艺为865~875℃/2h正火,空冷;645~655℃/10h回火。经过检验分析,钢的化学成分控制稳定,钢水纯洁度高,w(P)≤0.008%,w(S)≤0.005%;一般疏松1.0、中心疏松1.0、无锭形偏析和点状偏析;半径1/2处晶粒度为6级;组织为珠光体+铁素体;带状组织1.5级,无魏氏组织,验证了制造工艺的合理性和可行性。

船舶柴油机曲轴系统振动特性分析

为了研究船用柴油机轴系的振动特性问题,提出一种实体模型的有限元仿真方法。利用Ansys进行曲轴自由模态分析,并通过实验模态分析对有限元分析的准确性进行对比验证。在实验验证的基础上,对船舶柴油机曲轴进行约束模态分析和谐响应分析。结果表明,仿真和实验的对比误差大部分小于5%,误差范围符合要求,验证了仿真分析曲轴固有频率结果的准确性。基于谐响应分析,得到曲轴自由端处的幅频响应曲线,给出了共振的频率及区域。该分析方法能为船舶柴油机曲轴非共振点工作区间减振优化设计提供理论依据。

随动磨削中船用曲轴自动校直系统研究

船用柴油机曲轴轴线不连续、长径比大,刚性差,在自身巨大的重力和随动磨床夹具夹紧力的作用下容易产生复杂的弹性变形,曲轴各档主轴颈的同轴度变差,严重影响连杆颈的磨削精度。研究一种曲轴随动磨削中的自动校直系统,设计主轴颈中心位置在机检测装置,建立主轴颈中心偏移量计算模型,并分析影响测量结果的主要因素。并对伺服中心架机构进行运动学分析,以主轴颈中心偏移量为输入,建立中心架上下支撑头位置计算模型。通过与其理想位置比较,得到了支撑头位置调整量,从而实现随动磨削前工件的自动校直。试验表明自动校直系统应用于某一八缸船用曲轴,取得了与人工校直相似的效果,且大大降低了劳动强度,提高了大型船用曲轴随动磨削的自动化程度。

船舶柴油机曲轴的模态分析

通过建立船舶柴油机曲轴的三维几何模型,结合ANSYS软件对曲轴的细节特征和约束进行简化.采用Lanczos法进行自由模态分析,获得曲轴前5阶固有频率和振型向量,并求得曲轴振动中的危险区域.

船舶柴油机柔性曲轴与机体EHD耦合下振动研究

为同时、准确、快速地获得船舶柴油机曲轴和机体的整体振动形态,运用模态综合法对其动态缩减,建立二者EHD耦合下的计入各非线性因素的缩减的系统动力方程,采用Newmark方法数值求解。二者间的EHD耦合则根据Reynolds方程和Greenwood/Tripp微凸峰接触理论,采用有限体积法计算获得。由此建立大型船舶柴油机柔性曲轴与柔性机体耦合下的整体振动计算模型,并通过与经典方法对比、试验测试验证了该建模方法和模型。基于该模型,能够同时快速较为准确地计算柔性曲轴和柔性机体的整体的三维振动形貌,有利于进一步揭示曲轴和机体的振动机理,为曲轴和机体优化设计提供依据。

S34MnV钢热压缩变形的流变应力本构方程

S34Mn V钢是大型船用曲轴锻造专用钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对S34Mn V钢进行高温压缩实验,得到不同变形温度为950、1000、1050、1100、1150、1200和1250℃,不同应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10 s^(-1)和压缩变形量为70%条件下的S34Mn V钢真实应力-应变曲线。结果表明,曲线形态符合钢的热变形力学特征,呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力应变曲线特征,流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述S34Mn V钢的高温流变行为,确定其热变形激活能,建立了S34Mn V钢的流变应力本构方程,其结果可为大型船用曲轴曲拐成形工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。

大型船用曲轴TR法镦锻成形缺陷分析与工艺优化

大型曲轴是大型内燃机的关键零件。针对我国大型船用曲轴锻造中存在的精度低、加工余量大等问题,采用DEFORM-3D软件对其TR镦锻过程进行了数值模拟仿真。通过模拟分析曲轴成形的塑性流动规律,找出了大型船用曲轴曲拐成形过程中的典型缺陷连杆颈和曲柄臂外侧折叠的成因。研究发现,弯曲下模和预锻模设计不合理是造成曲轴锻件折叠缺陷的主要原因;并在此基础上优化了锻件成形的工艺方案,从而为大型曲轴镦锻模具设计提供了科学依据。生产试验表明,采用新的模具结构设计方案,可以有效避免大型曲轴镦锻时的折叠缺陷,所成形的曲轴质量良好。

故障树分析法在船舶柴油机故障诊断中的应用研究

论述了船舶柴油机故障诊断的意义,研究了船舶柴油机故障树分析法的基本原理,并结合某型船柴油机出现的典型故障实例,应用故障树分析法构筑相应的故障树。并在成功排除故障的基础上,总结了应用故障树分析法分析排除故障的特点。

具有变惯量的柴油机曲轴系统扭转振动

本文导出了多缸柴油机曲轴扭振系统在考虑变惯情况下的运动方程,首次证明了该系统在不计阻尼和激励力的情况下是一个保守系统。在此基础上,阐述了国内外已有的若干工作的局限性,指出了采用非线性运动方程进行理论分析的必要性。最后给出了对单缸机模型非线性运动方程仿真结果,并与Goldsbrough的实验结果进行了比较。

船舶柴油机曲轴裂纹的磁记忆在线诊断

综述目前船舶柴油机曲轴裂纹的诊断方法,介绍金属磁记忆技术的基本原理及其发展应用.通过与其他方法相比较,提出应用磁记忆结合扭振信号对曲轴裂纹进行在线诊断的方案,最后指出此方法的优缺点.

船用曲轴S34MnV钢的物理基参数本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机对大型船用曲轴S34MnV钢在变形温度950~1150℃,应变速率0.005~5 s-1,压缩变形量为60%的条件下进行热压缩试验,获得了S34MnV钢的真应力-应变曲线。基于位错-应力关系和动态再结晶动力学,建立了两阶段的物理基参数本构模型来预测船用曲轴S34MnV钢的热变形流动应力,预测结果与试验结果对比表明,相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.986和6.374%,反映了建立的本构模型具有较高的预测精度;通过在Prasad和Murty两种失稳判据下建立的热加工图对比以及微观组织观察,建议S34MnV钢最佳热加工窗口为:应变速率0.03~0.562 s^-1,变形温度为995~1150℃,在此工艺参数下S34MnV钢具有良好的热加工性能。

船用柴油机及内燃机车曲轴的磁粉探伤

用磁粉探伤方法对修复中的船用柴油机曲轴和内燃机车曲轴进行无损检测 ,就检测结果作了分析 ,着重陈述了烧瓦裂纹和疲劳裂纹的种类及形貌 ,并提出了裂纹早期预防的几项措施。

船舶柴油机曲轴动态强度分析

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时曲轴的动态特性,结合Pro/E 3D软件和ANSYS软件对船舶柴油机曲轴、轴承、活塞、连杆等部件进行三维实体有限元建模,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EXCITE软件中,建立整个船舶柴油机的轴系非线性多体动力学模型。采用该模型对曲轴进行一个循环的多体动力学计算。将计算结果恢复到曲轴实体有限元精细模型,进行正常工况下曲轴在一个循环内的动应力计算。结果表明,与单体曲轴强度分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的曲轴载荷的边界条件,提高了船舶柴油机曲轴动态特性计算精度。

船舶柴油机曲轴系的动力学仿真

为分析船舶柴油机轴系振动及对船体结构的影响,运用SolidWorks和ADAMS软件构造了4160型船用柴油机轴系的刚体动力学模型,利用虚拟样机技术对曲轴系进行了运动学和动力学仿真,研究了活塞的运动学、连杆和曲柄销载荷的仿真曲线。仿真结果表明,建立的仿真模型与实际相符,为进一步研究船舶柴油机整机振动提供了一种新的设计方法。

S50MC柴油机曲轴颈-轴瓦磨合磨损模拟试验研究

采用环-盘摩擦磨损试验机进行S50MC型船用柴油机曲轴颈-轴瓦材料配副磨合磨损试验,利用油液检测技术研究了不同轴向载荷对45#钢曲轴颈与AlSn40合金轴瓦摩擦副的磨合磨损性能的影响。结果表明:在不同轴向载荷下,此摩擦副的磨合性能存在一定差异,45#钢曲轴颈和AlSn40合金轴瓦副擦副在中等轴向载荷下可获得良好的磨合磨损性能。

船舶柴油机曲轴轴线状态评估系统开发与运用

船舶柴油机曲轴是一个结构复杂,刚性差的零件,容易产生弯曲变形,曲轴轴线状态的正常与否决定了船舶柴油机的正常运行,从而决定了船舶的安危.由于计算机Java具有功能丰富、可移植性、安全性、支持可视化图形界面等优点,适合于编写系统软件.因此由Java开发出的一套系统软件,可以根据柴油机臂距差的测量数据,输出柴油机曲轴轴线状态曲线图,便于轮机人员准确而又直观地判断船舶柴油机曲轴轴线状态.

S50MC船用柴油机曲轴颈-轴瓦磨合磨损的模拟试验研究

采用环-盘摩擦磨损试验机进行SSOMC型船用柴油机曲轴颈-轴瓦材料配副磨合磨损试验，通过对摩擦系数、磨损失重量及磨损表面形貌的分析，研究了不同轴向载荷对AlSn40合金轴瓦磨合磨损性能的影响。结果表明：在不同轴向载荷下，AlSn40合金轴瓦磨合性能存在一定差异。当试验载荷小于40N或大于60N时，其磨合磨损性能均较差；当试验载荷在40～60N时，其磨合磨损性能最佳。研究表明，AlSn40合金轴瓦在中等轴向载荷下可获得良好的磨合磨损性能。

船用曲轴精加工装夹方法研究与应用

对于船用发动机,曲轴的质量直接影响其整体寿命。在大型半组合式船用曲轴的加工过程中,作为最终工序的整体精加工又是决定最终质量的关键。基于有限元技术,分析了传统装夹定位方法带来的定位刚性差的原因所在;同时结合曲轴自身特点,设计了一种新型定位与装夹方式,为大型、偏心、轴类零件精加工提供理论与方法支持。

基于无线供能的船用柴油机曲轴扭矩在线检测技术研究

介绍了由谐振非接触供电模块、应变片扭力检测模块、信号无线收发模块等组成的扭矩信号采集装置,将其应用在船用柴油机的曲轴扭矩检测。通过试验,实现了对船用柴油机曲轴扭矩检测系统的输出电压计应变量的连续采集,完成了对船用柴油机曲轴扭矩的在线实时检测。该装置性能可靠、精度高、实时性好,在轮机管理方面具有较好的实际应用价值。

浅析船用曲轴42CrMoA的冶金质量要求及控制

根据船用曲轴的使用要求及加工工艺要求,提出了船用曲轴对原材料钢锻件冶金质量的要求,指出了生产船用曲轴锻件42CrMoA的主要技术难点和控制要点。太钢通过采用合理的冶炼、热加工工艺,研制了船用曲轴钢锻件42CrMoA,并通过了中、韩、挪威、英、美、法、德等多国船级社认证,产品完全满足用户的技术要求。