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LIA80汽车发动机连杆断裂失效分析

LIA80汽车发动机连杆断裂失效分析
LIA80汽车发动机连杆断裂失效分析

HXD1机车牵引电机转轴组件断裂失效分析

第24卷一第4期 2016年8月一 材一料一科一学一与一工一艺 MATERIALSSCIENCE&TECHNOLOGY一 Vol 24No 4 Aug.2016 一一一一一一 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160410 HXD1机车牵引电机转轴组件断裂失效分析 王燕礼1,朱有利1,刘忠伟2,唐一亮2 (1.装甲兵工程学院装备维修与再制造工程系,北京100072;2.南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏常州213011) 摘一要:HXD1型电力机车的牵引电机转轴和小齿轮轴采用圆锥过盈配合传动结构(下称转轴组件),使用中该组件出现了早期断裂失效.本文通过理化检测二断口和配合面宏/微观形貌观察等失效分析技术对失效组件进行了分析.结果表明,材料成分二组织和显微硬度正常,小齿轮轴和电机转轴的失效形式分别为高周疲劳断裂和微动疲劳断裂.造成组件失效的原因和过程是,小齿轮轴近齿端油槽-油孔交界线处有较大的结构应力集中,油槽底部周向加工刀痕造成附加应力集中,在应力集中和旋转弯曲疲劳载荷作用下油孔边两个应力集中点萌生了疲劳裂纹并扩展;随小齿轮轴裂纹的不断扩展转轴组件结构刚度减小,继而诱发了与小齿轮轴匹配的电机轴配合面的微动疲劳,电机轴疲劳裂纹萌生于微动区的边缘处;电机转轴先于小齿轮轴完全断裂.基于本文的分析结果提出了提高组件抗疲劳断裂的技术措施. 关键词:机车;转轴组件;应力集中;微动疲劳;高周疲劳;圆锥过盈配合 中图分类号:TJ811文献标志码:A文章编号:1005-0299(2016)04-0067-07 Fracturefailureanalysisofthepullingmotorrevolvingshaft subassemblyofHXD1locomotive WANGYanli1,ZHUYouli1,LIUZhongwei2,TANGLiang2 (1.FacultyofMaintenanceandRemanufactureEngineering,AcademyofArmoredForceEngineering,Beijing100072,China; 2.CSRQishuyanLocomotive&RollingStockTechnologyResearchIstitute,Changzhou213011,China) Abstract:ThepullingmotorrevolvingshaftsubassemblyofHXD1locomotiveproducedearlyfracturefailure,whichisinterferencefitscomposedofagearshaftandamotorshaft.Physicaltest,chemicaltest,macroscopicalmorphologyandmicrocosmicmorphologyanalysisforthefracturedsurfacesandinterferencefitsurfacesareperformed.Itshowsthat,withproperchemicalcomposition,microstructure,andmicro?hardness,thegearshaftishighcyclefatiguefractureandthemotorshaftisfrettingfatigue.Thefailurecausationandprocedurearethat,thestructurestressconcentrationattheinter?spotoftheoilgrooveandoilholeclosetothegearconjunctionwiththeadditionalstressconcentrationduetohoopmachinemarkontheoilgroovesurfacecontributedtothefatiguecrackinitiationatthebothstressconcentrationpointsofthegearshaft;andthen,theincreasedfatiguecracksofgearshaftreducedthecouplingstiffnessofsubassembly,whichgaverisetofrettingbetweenthesurfacesofcrack?correspondinginterferencefits,hence,frettingbroughtfatiguecracksnucleationsitesatthemicro?cracksinducedfrettingattheedgesofbedding;themotorshaftfracturedclearlypriortothegearshaft.Recommendationsforimprovinganti?fatigueperformanceofsubassemblyweresuggestedbasedonthefailureanalysisconclusion. Keywords:locomotive;revolvingshaftsubassembly;stressconcentration;frettingfatigue;highcyclefatigue;coneinterferencefits 收稿日期:2015-08-22. 作者简介:王燕礼(1985 )男,博士,工程师; 朱有利(1962 )男,教授,博士生导师.通信作者:朱有利,E?mail:zhuyl2011@sina.com.一一圆锥过盈联接传递载荷是通过配合面间的相互作用所产生的摩擦力来传递转矩,具有结构简单二定心精度好二承载能力高二联接零件无键槽二承受变载荷和冲击的性能好二圆锥面过盈连接时压

关于本田发动机连杆断裂案例分析

发动机连杆断裂是一种较为常见的故障现象。引起发动机连杆断裂的原因很多,既有可能是零部件本身的缺陷,也有可能是外来因素的影响,还有可能是用户使用不当造成。连杆断裂的发生往往会导致发动机报废,造成较大经济损失。所以,对发动机连杆断裂的原因进行总结和分析,不仅能够对汽车生产厂家提高产品质量水平有积极的促进作用,而且能指导用户正确使用车辆,避免产生不必要的维修费用。下面分析几种典型的原因。 一、发动机汽缸进水 一辆本田雅阁2.0L乘用车,行驶里程为28993km。在行驶过程中,听到一声较大的异响后发动机熄火,不能再次启动。拖至维修站检查,发现发动机缸体破损(如图1所示)。进一步拆检,发现第一缸连杆断裂。 经分析,连杆材质各项指标均正常,排除了因材质问题引起故障的可能性。检查发动机舱时发现:电池安装座上有较多

泥沙;在保险丝盒附近有大量飞溅的泥点;拆开空气滤清器,发现空气滤清器上盖上有较多泥点,且空气滤清器下盖上有相当多的泥土。种种迹象表明,该车曾经涉深水行驶。 解体发动机后,观察各缸缸套上活塞环运动的最高位置(上止点),可以看出第一缸的上止点明显比其它缸低(如图2 所示)。笔者认为,连杆是弯曲运转一段时间后才发生断裂。 该车进气系统由进气口、共鸣腔、空气滤清器、进气管、节气门体、进气歧管等组成(如图3所示)。水是如何进入进气系统从而进入发动机的呢?笔者认为,车辆在水中行驶时会使水面发生较大波动,造成水面高度相对进气口时高时低,水面高于进气口时,发动机将水吸入汽缸。

最初进入汽缸的水,在缸体高温的作用下很快形成水蒸气,使该缸无法形成可燃混合气。随着进水量的增多,水会积存在活塞顶部,使燃烧室的有效容积减小,压缩阻力增大,活塞传给连杆的压力也增大。当积水量达到一定程度(如接近燃烧室容积)时,压缩行程实际上变成了对水的压缩,连杆所承受的压力急剧增大,以至发生弯曲变形直至断裂,从而打破发动机缸体。 现代发动机一般采用直径较大的进气总管和进气阻力系数较小、呈弯曲手指状的进气歧管,给空气的进入提供便利的条件。然而,如果车辆在深水路面行驶,这种结构同样给水的进入提供便利条件。一般情况下,当水被吸入进气管时,由于惯性,水将首先涌到水平的进气总管末端,然后再往回流,导致位于进气总管末端的第一缸进气歧管最易进水。另

汽车发动机连杆螺栓热处理工艺设计分析解析

金属材料热处理原理与工艺课程设计40Mn发动机连杆螺栓热处理工艺设计 院、部: 学生姓名: 学号: 指导教师:职称 专业: 班级: 完成时间:

摘要 综述了发动机连杆螺栓的工作环境,使用性能,失效形式,连杆螺栓材料的选择,热处理工艺等。主要就连杆螺栓的热处理工艺做了详细的分析,通过大量的实验得出了连杆螺栓材料热处理后的金相组织图等资料。分别对球化退火、淬火、回火过程中组织、硬度的的变化做了分析。并就实验中出现的问题作了分析,以供参考。 关键词:连杆螺栓热处理;等温退火;淬火;回火;问题分析

目录 摘要............................................................................................................................................. I 前言. (1) 1 连杆螺栓的使用性能 (1) 2 材料选择及技术要求 (1) 2.1.螺栓的热处理工艺规范 (2) 2.2材料的选择 (2) 3 热处理工艺及目的 (3) 3.1退火 (3) 3.2正火 (3) 3.3淬火 (4) 3.4回火 (4) 4 设计说明 (4) 4.1失效形式 (4) 4.2工作要求 (4) 4.3结构钢40M N的化学成分 (5) 4.3.1 主要特性 (5) 4.3.2 材料分析 (5) 4.3.3 力学性能要求 (6) 4.3.4 基于材料的零件设计 (6) 4.5热处理工艺说明 (7) 5 设计方案 (8) 5.1正火 (8) 5.2调质处理 (8) 5.3回火的制定 (9) 6 螺栓的热处理质量检测 (9) 6.1硬度计 (9) 6.2外观检测与金相组织检验 (9) 7 螺栓热处理回火缺陷的原因及解决方案 (10) 参考文献 (11)

发动机连杆失效分析

v .. . .. 汽车发动机连杆失效分析 学院机电工程学院 作者XXX 学号XXXXXXXX 专业班级XXXXXXXX 小组成员XXXXXXXXXXXXXX 指导教师XXXXXX 2013年12月

目录 引言 (3) 一.基本知识 (3) 1. 连杆的结构 (3) 2. 制造工艺 (3) 3. 钢锻连杆使用材料 (3) 4. 连杆受力分析及有限元法 (3) 二.断口理化检验 (3) 1. 材料化学成分 (3) 2. 断口外观质量和失效形貌 (3) 3. 微观断口夹杂物检测分析 (3) 4. 断口金相组织 (3) 5. 断裂位置 (3) 三.失效原因(断裂原因) (3) 1. 失效原因总结 (3) 2. 连杆疲劳强度研究 (3) 3. 连杆疲劳寿命预测 (3) 四.总结 (3) 1. 影响疲劳强度的主要因素 (3) 2. 对连杆生产的建议 (3) 五.参考文献 (3)

引言 连杆是车用发动机的重要部件,从对车用发动机的失效历史数据来看,连杆的失效概率非常高,而且其失效模式与失效原因具有多态性,其本身结构的复杂性、制造工艺、热处理工艺、工况的恶劣程度、使用频率以及设备维护、维修等因素均可造成失效。 连杆的作用是将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动,并把活塞上的力传给曲轴。连杆小端做往复运动,大端做旋转运动,杆身做复杂的平面运动,它承受活塞传来的气体压力,往复运动惯性力及本身摇摆所产生的惯性力的作用,这些力的大小和方向周期性变化,易引起连杆失效。据统计,连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。 摘要:连杆的主要破坏形式是疲劳破坏。本文主要对钢锻连杆进行分析,并从连杆结构、制造工艺、受力分析、所选材料以及断口组织结构等方面对失效原因和疲劳破坏进行分析总结。 关键词:汽车、发动机、钢锻连杆、失效分析、疲劳

超高强度螺栓断裂失效分析

超高强度螺栓断裂失效分析 摘要:螺栓作为重要的紧固件,其失效事故发生较多,造成的危害很大。其中,螺栓的氢脆断裂是较为常见的故障模式,由于氢脆大多与批次性问题有关,因此,危害性较大。螺纹连接是发动机各部件之间最常用的连接方式,大概占到发动机 连接的70%。螺栓的受力特点决定了它是发动机的薄弱零部件。因此,连杆螺栓 的失效分析与预防十分重要。本文分析超高强度螺栓断裂失效的相关内容。 关键词:超高强度螺栓;断裂失效;氢脆 超高强度螺栓是继铆接、焊接之后发展起来的一种钢结构连接型式。它具有 施工简单、可拆卸、承载大、耐疲劳、较安全等优点。因此, 高强度螺栓连接已 发展成为工程安装的主要手段。 1 实例分析 某型号高强度螺栓用于某轴承上,其强度要求很高。该型螺栓在生产检验合 格服役5 个月后,发现个别螺栓相继在螺纹处发生断裂。该型高强度螺栓为铰制 孔螺栓(螺纹长度95 mm),材料为35CrMnSiA 钢,规格为M56,螺杆长度为 235mm,强度要求以GB/T3077-1999 为标准。其制造工艺为:毛坯电渣重熔→预 加工→超声波探伤→粗加工(单边留量3~5mm)→调质处理(950℃淬火,630℃回火)→半精加工→淬火热处理(淬火温度为900℃,310℃回火)→力学性能检验→精 加工→磁粉探伤(包括螺纹部分)→表面油漆防护→装配。目前,采用的无损检测手段无法检测出螺栓内部0.2mm 以下的微裂纹。通过金相检验、氢含量检验和断口电镜扫描分析等相关的手段对断裂的螺栓及未断裂的随机抽取样品进行相应的检 验和断裂原因分析。 2 实验方法与结果 2.1 实验对象。实验对象为该型螺栓2 枚,其中包括断裂的铰制孔螺栓,以 及对应同型号未断螺栓1 枚。 2.2 外观检验。用肉眼观察,铰制孔螺栓断于第一节螺纹处断口均很平齐,无 塑性变形,断面与轴线垂直,为一次性脆性断口。且在断口附近有明显的腐蚀痕迹。 2.3 化学成分分析。分别对所取2 个螺栓试样进行化学成分检验分析,结果 表明,2 个螺栓化学成分含量均符合标准。 2.4 氢含量检测。分别对已断裂的铰制孔螺栓及未断裂铰制孔螺栓的光杆边缘处、R/2 处及芯部进行氢含量检测,其中已断裂和未断裂的螺栓光杆边缘处及芯 部检测结果基本一致,R/2 处检测结果出入比较大,分别为2.0×10-6 和0.6×10-6。 2.5 断口分析。将断裂的铰制孔螺栓断口清洗后置于扫描电镜下观察,断口 的形貌大部分均为沿晶和少量的韧窝。见图1。 2.6 金相检验及硬度检测。断裂的螺栓中均有氮化物夹杂,未断裂螺栓的齿面与齿根未 见微观裂纹,见图2。已断裂螺栓存在个别夹杂物超出标准规定尺寸,未断裂螺栓无此现象。已断裂螺栓的晶粒度级别为6~7,未断裂螺栓为5.5~6,显微组织显示齿面局部略有脱碳, 组织为回火马氏体,测得其硬度大于50 HRC,抗拉强度大于1750MPa,说明该材料的强度 级别很高,属于超高强度钢。 3 分析与讨论 上述实验结果表明:该型号螺栓无论在力学性能、化学成分以及晶粒度等方面均符合相 关标准。该螺栓组织为回火马氏体,回火马氏体对氢是极其敏感的。该螺栓的强度很高,因 此同样对氢脆的敏感性也很高。一般来说,发生氢致延迟断裂需要同时具备以下三个条件:

汽轮机轴断裂失效分析

汽轮机轴断裂失效分析 发表时间:2018-08-07T09:40:45.057Z 来源:《电力设备》2018年第12期作者:沈健青吴金山[导读] 摘要:在电厂的日常生产过程之中汽轮机是一个相当关键的设备,与电厂的经济及社会效益紧紧相关,其主要是将热能转化成为机械能,进而对整个电厂的运作以及各个项目的生产起到巨大的推动作用。(山东齐鲁电机制造有限公司山东省济南市 250100)摘要:在电厂的日常生产过程之中汽轮机是一个相当关键的设备,与电厂的经济及社会效益紧紧相关,其主要是将热能转化成为机械能,进而对整个电厂的运作以及各个项目的生产起到巨大的推动作用。轴承是汽轮机设备上的一个非常重要的部件,但是在日常的使用和操作过程当中难免会出现相应的问题。基于此,文章就对汽轮机轴断裂失效展开分析和探讨,希望可以提供一点帮助。 关键词:汽轮机;机轴;断裂失效 1电厂汽轮机轴承概述分析 汽轮机轴承在电厂的日常生产当中可以分为两种基本的类型,这两种是推力轴承以及支撑轴承。支撑轴承主要有三种类型,分别是三油轴承、圆筒型轴承还有椭圆型轴承;而推力轴承则是由多个瓦块以及零部件组合而成。在电厂的生产当中汽轮机轴承有着非常重要的作用。在电厂工作过程当中,轴承主要是以支撑转子的力量和质量作为基础,借助支撑转子的质量存在的不平衡性,引发出巨大的离心力,使得支撑转子的中心部位可以始终与电厂的气缸设备等维持一致,确保汽轮机等重要零部件能够正常运转。在汽轮机操作的具体过程当中,其内部轴承的轴向移动状况可以非常明确并且直观的展现出机组推力变化状况。如果轴向有较大移动,则汽轮机设备就会发出相应的警告信号,而如果轴向的移动超过了一定的界限,则汽轮机就会做出相应的保护动作,停止运行,来确保电厂内部其他设备的安全性。 2汽轮机轴断裂失效分析 2.1案例介绍 某汽轮机轴在使用过程中发生断裂,断裂汽轮机轴的材料为25Cr2MoV,使用温度为450℃,工况压力4.2MPa,为分析汽轮机轴断裂的原因,对断裂的汽轮机轴进行了失效分析。 2.2理化检验及结果 (1)宏观形貌分析 汽轮机轴断口宏观形貌照片见图1,汽轮机轴端面可以分为两个半圆的平整区和心部的“一字”花样粗糙区构成,为典型的双向弯曲疲劳断裂断口。断裂源起源于汽轮机轴的外表面,裂纹呈现多源的特征,裂纹从断口两侧开始向内扩展,最终在汽轮机轴心部断裂,呈现心部的“一”字型花样。根据汽轮机轴的断口特征可以确定在结构上断裂位于螺纹处,该处应力集中,在受力方面汽轮机轴断裂的原因为受到左右两侧的弯曲应力,根据汽轮机轴的工况条件,汽轮机轴受到振动,可以确定汽轮机轴的断裂原因在结构上该处应力集中,汽轮机轴受到受迫振动。 图1 汽轮机轴断口宏观形貌照片(2)化学成分分析 断裂汽轮机轴的化学成分检测结果见表1,从表1可以看出两根汽轮机轴的化学成分都满足:《GB/T3077-1999合金结构钢》规定的25Cr2MoV A要求,可以确定两根汽轮机轴材料均为25Cr2MoV A。表1 汽轮机轴化学成分检测结果% (3)力学性能测试 汽轮机轴的拉伸性能和冲击性能测试结果见表2,从表2可以看出汽轮机轴的所有力学性能指标皆低于《GB/T3077-1999合金结构钢》国家标准规定25Cr2MoV A的力学性能要求,说明汽轮机轴的材质在运转中发生了劣化。(4)金相显微组织分析 汽轮机轴外表面金相显微组织照片见图2,从图2中可以看出汽轮机轴外表面有一层6~9μm化合物层,近外表面金相组织中有大量的颗粒状石墨析出,说明汽轮机轴外表面金相组织发生了严重的石墨化。表2 汽轮机轴力学性能检验结果

某型发动机连杆小头衬套故障分析与优化设计20150814

某8V柴油机连杆小头衬套故障分析与改进设计 赵志强1王根全1王延荣1 张利敏1 许春光1 (1.中国北方发动机研究所(天津),天津300400) 摘要:针对某8V柴油机50h台架试验中出现的衬套磨损和松动的故障,在故障分析的基础上,从改善轴承润滑、提高衬套固持力和提高连杆小头刚度三方面入手,借助经验、理论计算及有限元仿真等手段开展结构改进分析进而提出改进方案,该方案经500h台架耐久性试验考核未重现上述故障,由此验证本文改进措施的有效性。 关键词:柴油机衬套改进设计试验验证 连杆是往复活塞式内燃机动力传递的重要组件,它承受周期性交变载荷,把活塞旋转往复直线运动转化为曲轴的旋转运动,并将作用在活塞上的力传递给曲轴对外输出功率[1,2]。连杆小头衬套作为连杆组件的关键零件,它与活塞销组成一对滑动轴承副,连杆小头衬套与连杆体采取过盈的方式紧固联接、小头衬套与活塞销为间隙配合,连杆衬套的磨损和松动是连杆的主要失效形式。 本研究对象为某8V柴油机连杆小头衬套,分析并确定其故障机理,基于经验、理论公式和有限元仿真软件技术确定出改进方案,最终经试验验证,找到衬套磨损和松动的解决措施。 1 某8V柴油机连杆小头衬套故障描述 某8V柴油机在初样机阶段多台样机在50h 台架试验中发生衬套磨损和松动的故障,连杆小头衬套磨损故障见图1、连杆小头衬套松动见图2。 图1连杆小头衬套磨损故障 图2连杆小头衬套松动故障 2 故障分析 依据经验分析,连杆衬套磨损、发黑一般应从润滑角度考虑;连杆小头衬套松动、脱出应该从衬套与连杆体固持力不足角度分析,但往往两者非独立故障导致衬套故障,存在一定关联关系影响。如连杆轴承润滑不良,衬套和活塞销摩擦表面的摩擦磨损状态会发生剧变,衬套安装固持力和摩擦力会此消彼长,过度的磨损使衬套的固持力持续下降,而摩擦力持续增加,当衬套安装固持力和工作摩擦力发生逆转时,故障现象随即出现;而衬套固持力不足,衬套会发生松动和旋转现象,使衬套进油孔和连杆体进油孔位置错位,导致轴承润滑不畅发生衬套磨损和烧蚀故障。鉴于上述分析,决定从提高固持力和加强润滑两条思路同时出发,以解决某8V柴油机的连杆衬套故障。 3 改进方案

高强度螺栓断裂失效分析

高强度螺栓断裂失效分析 韩志良 (常州机电职业技术学院机械系,常州213012) 马红卫,丁燕君 (常柴股份有限公司理化室,常州213002) 摘要:针对装配现场发生的几起高强度螺栓断裂失效事故,采用金相分析、化学成分分析和力学性能测试等方法进行检测。分析结果认为螺栓失效的原因有:(1)螺纹成形时产生裂纹,螺栓因之而脆断;(2)杆部与头部交接处表面脱碳、使局部强度降低而断裂;(3)装配时扭矩过大,螺栓明显缩颈而断裂;(4)原材料中心存在裂纹。 关键词:螺栓;裂纹;扭转;脱碳 高强度螺栓是发动机紧固件中最重要的零件之一,如连杆螺栓、缸盖螺栓、主轴承盖螺栓,要求强度等级为10.9级,有的甚至达12.9级。但在实际使用中,高强度螺栓(简称螺栓)断裂失效也时有发生。笔者就发生在装配过程中的四起高强度螺栓断裂失效逐一进行分析。 1 195连杆螺栓断裂失效分析 195连杆螺栓装配时断裂于螺纹处。从断口上看,断口平直,无缩颈,几乎没有裂纹萌生区,全部为最后瞬断区。零件供应商进行了失效分析,认为装配时连杆螺纹内夹入异物,阻碍了螺纹的拧紧,导致装配扭矩过大而断裂。 1.1 断口分析 由于断口表现出极大的脆性,如果是基于扭紧力矩过大而断裂,断口应表现出良好的塑性,因为拧紧时螺栓主要受扭转应力,而扭转试验的应力状态的柔性系数较大(大于拉伸试验),材料易于塑性变形,而失效的螺栓并未表现出塑性。另外,断裂源也不在齿根部,而是有所偏离。 1.2 化学成分和显微组织分析 螺栓材料牌号为40Cr钢,强度等级10.9级,硬度要求32~38HRC,金相组织要求1~3级(JB/T8837-2000)。经检验,螺栓化学成分(质量分数)符合GB/T3077-1988之规定,见表1。显微组织为细的回火索氏体,按JB/T8837-2000评定为1级,其硬度值为34HRC和35HRC,硬度和显微组织均符合技术条件规定。经磁粉探伤未发现磁痕。 将螺栓从杆部与头部交接处纵向剖开,经金相制样、观察,结果在大部分螺纹的根部均有裂纹,即在断口附近和远离断口的螺纹处均存在裂纹,裂纹位置偏离“真正的”齿根部,裂纹的两侧无贫碳和脱碳,说明裂纹的形成与调质处理无关,见图1和图2。由于裂纹细小且位于螺纹根部,常规磁粉探伤未发现磁痕。

电机轴断裂事故原因分析

事故原因分析: 一、现场调查 根据现场5#干燥机调速电机轴断裂切面的痕迹判断为扭转弯曲疲劳断裂,许多轴类零件的断裂多属于旋转弯曲疲劳断裂。旋转弯曲疲劳断裂时,疲劳源区一般出现在表面,但无固定地点,疲劳源的数量可以是一个也可以是多个。疲劳源区和最后断裂区相对位置一般总是相对于轴的旋转方向而逆转一个角度。由此可以根据疲劳源区与最后断裂区的相对位置推知轴的旋转方向。调速电机轴断裂切面照片与图3中显示切面基本一致,可以判定为调速电机轴为扭转弯曲疲劳断裂。(后附照片及相关图像) 二、原因分析 疲劳断裂的基本形式和特征 (1)疲劳断裂的突发性 疲劳断裂虽然经过疲劳裂纹的萌生、亚临界扩展、失稳扩展三个过程,但是由于断裂前无明显的塑性变形和其它明显征兆,所以断裂具有很强的突发性。即使在静拉伸条件下具有大量塑性变形的塑性材料,在交变应力作用下也会显示出宏观脆性的断裂特征。因而断裂是突然进行的,因此在干燥机生产过程中突发调速电机轴疲劳断裂现象。 2、疲劳断裂应力很低 循环应力中最大应为幅值一般远低于材料的强度极限和屈服极限。例如,对于旋转弯曲疲劳来说,经107次应力循环破断的应力仅为静弯曲应力的20~40%,因此干燥机调速电机轴疲劳断裂与负重无关联。 3、疲劳断裂是一个损伤积累的过程 疲劳断裂不是立即发生的,而往往经过很长的时间才完成的。疲劳初裂纹的萌生与扩展均是多次应力循环损伤积累的结果,干燥机调速电机因没有加油孔,需经常拆装、维护保养,运输、安装等过程中可能存在造成疲劳出裂纹的萌生的因素,且无法直观判断。 事故预防措施: 1、在每次拆装电机时应注意保护调速电机轴端防止磕碰。 2、在维护保养及输送过程中要加强轴端的保护,防止磕碰导致裂纹产生。 3、在每次保养后安装前检查轴端有无细微裂纹,防止事件的反复。

汽车中的板簧的断裂失效分析

材料断裂理论与失效分析汽车中的板簧的断裂失效分析 专业:材料工程(锻压) 类型:应用型 姓名:*** 学号: 15S******

汽车中的板簧的断裂失效分析 引言 汽车板簧是汽车悬架系统中最传统的弹性元件,由于其可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低而且结构能大大简化等优点,从而得到广泛的应用。汽车板簧一般是由若干片不等长的合金弹簧钢组合而成一组近似于等强度弹簧梁。在悬架系统中除了起缓冲作用而外,当它在汽车纵向安置,并且一端与车架作固定铰链连接时,即可担负起传递所有各向的力和力矩,以及决定车轮运动的轨迹,起导向的作用,因此就没有必要设置其它的导向机构,另外汽车板簧是多片叠加而成,当载荷作用下变形时,各片有相对的滑动而产生摩擦,产生一定的阻力,促使车身的振动衰减,但是板簧单位重量储存的能量最低,因些材料的利用率最差。 1.材质是什么?65Mn/低碳钢哪一类合适? 材质一般为硅锰钢。因为碳素弹簧钢因淬透性低,较少使用于汽车中;锰钢淬透性好,但易产生淬火裂纹,并有回火脆性。因此,硅锰钢在我国应用在汽车的板簧上较为广泛。 65Mn钢更为合适,因为: 低碳钢为碳含量低于0.25%的碳素钢,因其强度低、硬度低而软,又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢,大多不经热处理用于工程结构件,有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体,其强度和硬度较低,塑性和韧性较好。因此可以看出,低碳钢不符合板簧材料高强度和高硬度的要求。 65Mn弹簧钢,含有0.90%~1.2%的Mn元素,提高了材料的淬透性,φ12mm 的钢材油中可以淬透,表面脱碳倾向比硅钢小,经热处理后的综合力学性能优于碳钢,但有过热敏感性和回火脆性。Mn是弱碳化物形成元素,在钢中主要以固溶的形式存在于基体中。一部分固溶于铁素体(或奥氏体),另一部分形成含Mn的合金渗碳体(Fe、Mn)。Mn还能显著提高钢的淬透性,改善热处理性能,强化基体、降低珠光体的形成温度,细化珠光体的片间距离,从而提高钢的强度和硬度。总体上,钢中加入锰为0.9%~1.2%,使淬透性和综合性能有所提高,脱

汽车发动机连杆的热处理工艺设计

—汽车发动机连杆的热处理工艺设计 目录 摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------(1)1.概述--------------------------------------------------------------------------------------------(2)1.1 前言-----------------------------------------------------------------------------------------------(2)1.2 使用性能-----------------------------------------------------------------------------------------(2) 1.3 失效形式---------------------------------------------------------------------------------------(2) 1.4 材料选择---------------------------------------------------------------------------------------(2) 1.4.1技术要求-----------------------------------------------------------------------------------(2) 1.4.2材料比较------------------------------------------------------------------------------------(3) 1.5热处理工艺及目的----------------------------------------------------------------------- ----(4) 1.5.1退火--------------------------------------------------------------------------------------------(4) 1.5.2正火-------------------------------------------------------------------------------------------(4) 1.5.3淬火----------------------------------------------------------------------------------------- (4) 1.5.4回火--------------------------------------------------------------------------------------------(5) 2.热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------------(5) 2.1工艺路线------------------------------------------------------------------------------------- -(5) 2.1.1 等温退火---------------------------------------------------------------------------------(5) 2.1.2淬火----------------------------------------------------------------------------------------(5) 2.1.3回火-----------------------------------------------------------------------------------------(6) 3.实验结果及分析---------------------------------------------------------------------6) 3.1 组织及分析----------------------------------------------------------------------------------(6) 3.1.1原始组织----------------------------------------------------------------------------------- (6) 3.1.2 等温退火后组织---------------------------------------------------------------------------(7) 3.1.3淬火后组织----------------------------------------------------------------------------------(7) 3.1.4 回火后组织---------------------------------------------------------------------------------(8) 3.2 缺陷分析------------------------------------------------------------------------(8) 3.2.1过热-----------------------------------------------------------------------------------------(8) 3.2.2欠热-----------------------------------------------------------------------------------------(8) 3.2.3淬火裂纹-----------------------------------------------------------------------------------(8) 3.2.4脱碳组织-----------------------------------------------------------------------------------(8) 3.2.5热处理变形--------------------------------------------------------------------------------(9) 3.2.6软点-----------------------------------------------------------------------------------------(9) 3.2.7回火缺陷-----------------------------------------------------------------------------------(9) 4 . 总结--------------------------------------------------------------------------------(10) 5. 参考文献-------------------------------------------------------------------------(10) 6.致谢----------------------------------------------------------------------------------(10)

汽车前桥故障分析

中谷汽车前桥故障分析: 一、低速摆头 1.现象:汽车低速直线行驶时前轮摇摆,感到方向不稳;转弯时大幅度转动方向盘,才能控制汽车的行驶方向。 2.原因:转向节臂装置松动;转向节主销与衬套磨损松旷;轮毂轴承间隙过大;前束过大;轮毂螺栓松动或数量不全。 3.诊断:前轮低速摆头和转向盘自由空程大,一般是各部分间隙过大或有连接松动现象,诊断时应采用分段区分的方法进行检查。可支起前桥,并用手沿转向节轴轴向推拉前轮,凭感觉判断是否松旷。若松旷,说明转向节主销与衬套的配合间隙过大或前轴主销孔与主销配合间隙过大。若此处不松旷,说明前轮毂轴承松旷,应重新调整轴承的预紧度。若非上述原因,应检查前轮定位是否正确,检查前轴是否变形。如果前轮轮胎异常磨损,则应检查前束是否正确。 二、转向沉重 1.现象:汽车转向时,转动方向盘感到沉重费力;无回正感。 2.原因:转向节臂变形;转向节止推轴承缺油或损坏;转向节主销与衬套间隙过小或缺油前轴或车架变形引起前轮定位失准;轮胎气压不足。

3.诊断:诊断时先支起前桥,用手转动转向盘,若感到转向很容易,不再有转动困难的感觉,这说明故障部位在前桥与车轮。因为支起前桥后,转向时已不存在车轮与路面的摩擦阻力,而只是取决于转向器等的工作状况。此时应仔细检查前轮胎气压是否过低,前轴有无变形;同时也要考虑检查前钢板弹簧是否良好,车架有无变形。必要时,检查车轮定位角度是否正确。 三、高速摆振 1.现象:随着车速的提高,摆振逐渐增大;在某一较高车速范围内出现摆振,出现行驶不稳,甚至还会造成方向盘抖动。 2.原因:轮毂轴承松旷,使车轮歪斜,在运行时摇摆;轮盘不正或制动鼓磨损过度失圆,歪斜失正;使用翻新轮胎;转向节主销或止推轴承磨损松旷;横、直拉杆弯曲;前轮定位值调整不当;前束失调,两前轮主销后倾角或内倾角不一致等,汽车行前行驶时,前轮摇摆晃动;车轮不平衡;转向节弯曲;前钢板弹簧刚度不一致。 3.诊断:在进行高速摆振故障的诊断时,应先检查前桥、转向器以及转向传动机构连接是否松动,悬架弹簧是否固定可靠。支起驱动桥,用楔块固定非驱动轮,起动发动机并逐步换入高速档,使驱动轮达到产生摆振的转速。若这时转向盘出现抖动,说明是传动轴不平衡引起的,应拆下传动轴进行检查;若此时不出现明显抖动,则说明摆振原因在汽车转向桥部分。 怀疑摆振的原因在前桥部分时,应架起前桥试转车轮,检查车轮是否晃动,车轮静平衡是否良好,以及车轮钢圈是否偏摆过大。

螺纹紧固件失效分析案例(第1部分)

螺纹紧固件失效分析案例 全国紧固件标准化技术委员会 机械工业通用零部件产品质量监督检测中心 二〇〇八年6月

序 机械产品失效是一门关于研究机械产品质量的综合性技术学科,主要研究失效的规律与机理。机械零件的失效是在特定的工作条件下,当其所具备的失效抗力指标不能满足工作条件的要求时发生的。导致零件失效的本质原因可能是材料本身的失效抗力不足,也可能是零件存在与设计或制造等过程有关的缺陷。产品的早期失效往往是产品质量低劣或质量管理不善及科学技术水平不高的直接反映。失效发生后能否尽快作出正确的判断,确定失效原因,制定防止失效的措施,则是衡量有关科技人员技术水平的重要标志。加入WTO后,我国的产品将参与国际市场的竞争,于是提高产品质量成为提高竞争力的关键因素。失效分析则是定量评定产品质量的重要基础,也是保证产品可靠性的重要手段。 机械科学研究总院、机械工业通用零部件产品质量监督检测中心在进行大量失效分析的基础上(包括对断裂、腐蚀和磨损的深入研究,特别是断口、裂纹和痕迹分析),分析了可能出现失效的形式和类型,以供大家在生产中借鉴,在生产工艺中加以避免出现失效的可能;同时,在今后的质量纠纷中维护自己的正当权益。 机械工业通用零部件产品质量监督检测中心熊学端研究员从事了几十年失 效分析研究工作,有很深的理论造诣,积累了丰富的失效分析经验,本文中列举了部分螺纹紧固件失效分析案例,希望能够为生产企业及用户提供良好的参考和借鉴;同时,中心愿为生产企业和用户在今后的失效分析中提供技术咨询和指导。 全国紧固件标准化技术委员会

目 录 第一部分 失效分析概述 (1) 1. 失效定义 (1) 2. 失效分析的意义、目的 (1) 3. 失效的来源 (1) 4. 失效分析的思路、方法 (1) 5. 断口分析 (2) 6. 断口分析部分名词术语 (3) 第二部分 失效分析案例 (7) 1. 汽车上臂螺栓断裂原因分析 (7) 2. 溜冰鞋螺钉、螺母断裂原因分析 (12) 3. 紧定螺钉断裂原因分析报告 (20) 4. 连杆螺栓断裂原因分析 (25) 5. 汽车轮毂螺栓断裂原因分析 (29) 6. M8×55高强度螺栓断裂原因分析 (33) 7. 高压开关螺栓断裂原因分析报告 (37) 8. 沟槽刚性接头紧固螺栓断裂原因分析报告 (42) 9. 定位螺钉断裂原因分析 (47) 10. M36×280高强度螺栓断裂原因分析 (53) 11. 高压线塔联结螺栓断裂原因分析 (59) 12. 中压电器用螺栓断裂原因分析报告 (64) 13. 网架螺栓断裂原因分析 (66) 14. 螺钉断裂原因分析 (69) 15. 吊环螺钉断裂失效分析 (73) 16. 螺栓失效原因分析 (79)

电动机常见故障分析及处理方法_万萍英

摘要:针对电机出现故障各种现象和相应对策做一分析和研究。 关键词:电动机故障维护检修 0引言 运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查维护以确保电动机的正常使用,运作的电动机与被拖动的设备位置要恰当,保证运行的稳定性,不能有震动、窜轴,保证通风性能良好。有些电动机因为各种原因需要经常的挪动,搬运等,对于这种电动机要加强日常的维护和检查,保证电动机运转的稳定性。 1电动机电气常见故障的分析和处理 1.1电动机接通电源起动,电动机不转但有嗡嗡声音可能原因: ①由于电源的接通问题,造成单相运转;②电动机的运载量超载;③被拖动机械卡住;④绕线式电动机转子回路开路成断线;⑤定子内部首端位置接错,或有断线、短路。处理方法:第一种情况需检查电源线,主要检查电动机的接线与熔断器,是否有线路损坏现象;第二种情况将电机卸载后空载或轻载起动;第三种情况估计是由于被拖动器械的故障,卸载被拖动机械,从被拖动机械上找故障;第四种情况检查电刷,滑环和起动电阻各个接触器的接合情况;第五种情况需重新判定三相的首尾端,并检查三相绕组是否有断线和短路。 1.2电动机启动后发热超过温升标准或冒烟可能原因:①电源电压达不到标准,电动机在额定负载下升温过快;②电动机运转环境的影响,如湿度高等原因;③电动机过载或单相运行;④电动机启动频繁、正反转过多。处理方法:第一种情况调整电动机电网电压,使电机尽量在额定电压下运行;第二种情况检查风扇运行情况,加强对环境的检查,保证环境的适宜;第三种情况检查电动机启动电流,发现问题及时处理;第四种情况减少电动机正反转的次数,及时更换适应正反转的电动机。 1.3绝缘电阻低可能原因:①电动机内部进水,受潮;②绕组上有杂物,粉尘影响;③电动机内部绕组老化。处理方法:第一种情况电动机内部烘干处理;第二种情况处理电动机内部杂物;第三种情况需检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板;第四种情况及时检查绕组老化情况,及时更换绕组。 1.4电动机外壳带电可能原因:①电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板损坏;②绕组端盖接触电动机机壳;③电动机接地问题。处理方法:第一种情况恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板;第二种情况如卸下端盖后接地现象即消失,可在绕组端部加绝缘后再装端盖;第四种情况按规定重新接地。 1.5电动机运行时声音异常主要是因为:①电动机内部一相绕组突然断路,造成电机单相运行,电流不稳引起噪音;②电动机内部轴承磨损严重、间隙不合格,或轴承里面有杂物。处理措施:如果是第一种情况,则要进行全面检查;如果是第二种情况,必须将轴承内的杂物清理干净,或更换新轴承。 1.6电动机振动可能原因:①电动机安装的地面不平;②电动机内部转子不稳定;③皮带轮或联轴器不平衡;④内部转头的弯曲;⑤电动机风扇问题。处理方法:第一种需将电动机安装平稳底座,保证平衡性;第二种情况需校对转子平衡;第三种情况需进行皮带轮或联轴器校平衡;第四种情况需校直转轴,将皮带轮找正后镶套重车;第五种情况对风扇校静。 2电动机机械常见故障的分析和处理 2.1定子和转子铁芯故障检修。 相互绝缘的硅钢片叠成了定子和转子,并由此构成了电动机的磁路部分。导致定子和转子铁芯出现故障的因素有:①经长时间的使用轴承出现严重的磨损,进而使定子和转子相互摩擦,损坏铁芯表面,导致硅钢片之间发生短路,加大了电动机的铁损程度,使其温度快速上升,这时要通过细锉等工具将毛刺搓掉,消除硅钢片短接,然后将绝缘漆涂刷在表面,再加热烘干。②对旧绕组进行拆除的过程中,由于用力较大,造成倒槽出现歪斜现象并向外张开。可使用木榔头、小嘴钳等工具纠偏,使齿槽恢复原位,有的存在缝隙的硅钢片难以复位,可将硬质绝缘材料(如胶木板或青壳纸)夹在钢片之间。③由于空气潮湿或受其他因素的影响,铁芯表面如果锈蚀,则要使用砂纸打磨干净,再将绝缘漆涂刷在铁芯表面。④若是高热的绕组接地会将齿部和铁芯烧毁,则要通过刮刀、凿子之类的工具剔除熔积物,并将绝缘漆涂刷在其表面,然后烘干。⑤机座和铁芯之间连接不紧密,则必须重新固定。用于定位的螺钉若是无法二次利用,则重新定位,并将定位螺钉旋紧。 2.2电机轴承故障检修。 转轴在轴承的支撑下才能转动,是负载最重的部分,但极易磨损。 2.2.1故障检查运行中检查:若滚动轴承缺油,则可按照以往经验对注意其声音的变化,如果轴承断裂,运行时的声音肯定是异常的。轴承中若是有沙子等杂物,运行时会产生杂音。拆卸后检查:查看轴承的磨损程度,用手将轴承内圈捏紧,同时利用轴承摆平,然后用另一只手用力推外钢圈,如果一切正常,则轴承的外钢圈是平稳运转的,且运转时不会卡滞或振动;当轴承停止运行时也不会倒退,说明轴承彻底坏掉了,应该及时更换。用左手将外圈卡住,右手则捏住内钢圈,稍稍施加推力,如果轴承转动,则说明磨损程度较大。 2.2.2故障修理通过砂布处理轴承表面的锈斑,再在上面涂抹一层汽油;当轴承的磨损程度太深或轴承表面产生裂纹时,就要选用符合标准的新的轴承进行更换。 2.3转轴故障检修。 2.3.1对于弯曲程度较小的轴弯曲,可通过打磨的方式进行修整;若弯曲程度在0.2mm以上,则要利用压力机来修整,修整后将表面磨光,使其还原成原样即可;若肘弯曲程度超过了修整的范围,则要考虑及时更换。 2.3.2如果轴颈处未出现较大的磨损,则可将一层铬涂刷在轴颈处之后,再根据设计尺寸进行打磨;如果磨损过大,可先堆焊,再按照标准尺寸通过车床进行修整;如果轴颈处的磨损超出了可修整的程度,就必须予以更换。 2.3.3轴裂纹或断裂轴的横向裂纹深度不到轴直径的10%~15%,纵向裂纹不大于轴长的10%,则在堆焊之后再修整,直至满足设计要求。若裂纹或断裂超过了了修整的范围,则要及时更换。 2.4端盖、机壳的检修。 如果端盖与机壳之间的缝隙太大,则可采取先堆焊后修整的途径进行处理,如端盖与轴承之间配合不紧密,可先通过冲子进行修整,再在端盖上打入轴承,若采用的电动机是大功率的,则可利用电镀加以修整。 3故障的诊断及处理 3.1我厂生产8#泵站300S-90水泵,用Y2-355L1-4280KW电机拖动的故障。 3.1.1故障的现象 生产8#泵站300S-90水泵,原是用JO系列的电机拖动,JO系列的电机是老产品,能耗较高,最近几年随着老产品的淘汰,几乎买不到这种型号的电机,同时也为了节能降耗,改用节能型Y132M-4280KW电机拖动。在冬季还好,特别是天气稍热,电机就不断的出现故障,曾经一月电机故障三台,解体后统一现象都定子绕组整体过热,匝间短路。 3.1.2故障原因的分析 ①电源电压过高。从解体状况来看,是由于绕组过热造成的电机故障;由于生产8#泵站供电电源来源于垣曲县828#线路,并且828#线路供电电压略高于国家标准电压,二次线电压经常在410V以上;电压过高导致电动机的定子磁通接近饱和状态,出现电流急剧增大,电机效率下降而发热严重。导致定子绕组过热而超过允许范围国家标准规定。电动机只有在电源电压波动范围正负5%之内,才能 电动机常见故障分析及处理方法 万萍英(中条山北方铜业股份有限公司热电厂) 科学实践 297

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