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更新時間：2024.12.28
球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓強(qiáng)化試驗(yàn)研究

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陜西汽車制造廠生產(chǎn)的延安250型越野車,載重5噸。該車6130×150柴油機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵制造,安全系數(shù)偏低(約0.85～0.9左右),實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有過斷裂現(xiàn)象。面對這種情況,我校與陜汽協(xié)作,開展了球墨鑄鐵曲軸圓角滾壓強(qiáng)化試驗(yàn)研究。曲軸是量大面廣的基礎(chǔ)零部件,提高其使用壽命和可靠性具有一定的普遍意義。6130×150球鐵曲軸采用圓角滾壓強(qiáng)化提高安全系數(shù),既解決了當(dāng)前曲軸生產(chǎn)關(guān)鍵,又為該柴油機(jī)進(jìn)一步增壓、提高馬力,提供技術(shù)儲備,支持了社會主義建設(shè)事業(yè)。

考慮滾壓強(qiáng)化作用的鑄鐵曲軸彎曲疲勞分析

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鑄鐵曲軸廣泛采用了圓角滾壓強(qiáng)化技術(shù)來提高其彎曲疲勞強(qiáng)度,進(jìn)行疲勞分析時必須考慮滾壓引入的殘余應(yīng)力。針對某圓角滾壓鑄鐵曲軸,首先建立了與其對應(yīng)的滾輪—階梯軸三維柔—柔接觸有限元模型,通過滾輪壓入—相對轉(zhuǎn)動—滾輪卸載模擬滾壓過程,得到了圓角滾壓殘余應(yīng)力;然后進(jìn)行了試驗(yàn)彎矩作用下的曲軸單拐有限元受力分析得到了圓角的彎曲應(yīng)力及應(yīng)變。為了模擬鑄鐵材料的特性,滾壓及彎曲計(jì)算均采用了拉壓異性的材料模型,但前者選用單調(diào)拉、壓應(yīng)力應(yīng)變曲線,而后者選用循環(huán)拉、壓應(yīng)力應(yīng)變曲線。最后以疲勞試驗(yàn)彎矩作用下彎曲應(yīng)變幅為基本參數(shù),將滾壓殘余應(yīng)力視為平均應(yīng)力,利用材料應(yīng)變—壽命曲線進(jìn)行局部應(yīng)力應(yīng)變法疲勞分析,得到了曲軸圓角危險(xiǎn)位置的壽命,與試驗(yàn)結(jié)果相符。

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