文献翻译汽车曲轴失效分析

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1、汽车曲轴失效分析F.S.Silva米尼奥大学汽车工程系2003年1月16日摘要本文对两个失效的曲轴做了调查，它们是运行三十万公里之后失效的柴油厢式货车曲轴。在每根曲轴上，都有一些曲轴轴颈发生了损坏。经过研磨，再将曲轴装回厢式货车运行大约一千公里之后，曲轴轴颈再次发生了损坏。然后再次将曲轴送回调查。不同的实验室进行测试，以发现可能已损坏的原因。对不同的典型的曲轴故障进行了评估，将在本文中进行讨论。对于每个曲轴，轴颈损坏的原因被认为是在一个错误的磨削过程中，热疲劳裂纹将起源于小的轴颈的中心。这些几乎看不

2、见的裂缝，有锋利的边缘，是作为曲轴轴承和轴颈本身破坏的源头。关键词：磨削；热疲劳；轴承失效；发动机失效；曲轴1.介绍在一般的曲轴故障，特别是曲轴的失效，可能是由几个原因[1,2]。机械疲劳破坏是曲轴的失败最常见的原因[3,4]。机械疲劳失效可能有一些来源，如轴的失调，产生旋转弯曲振动，或由于一些与主轴承的问题产生扭振，甚至由于一个不正确的尺寸引起的高应力集中（在过渡圆角处）。在特殊情况下，当曲轴送到地面，再组装后，产品只有几公里的运行，就出现一个或多个轴颈再次失败，原因是一般归因于组件的组装或在最初

3、几公里的发动机不正确的使用。在特殊情况下，当曲轴送到地面，再组装后，产品只有几公里的运行，就出现一个或多个轴颈再次失败，原因是一般归因于组件的组装或在最初几公里的发动机不正确的使用。在这种情况下，失效的原因既不是主轴承的不正确安装，也不是由于在使用过程中的不合适润滑。最终的原因要归咎于曲轴修理厂商。一般来讲，导致损坏的原因有：曲轴的未对中，或是轴颈的不正确研磨，曲轴的直线度误差，或是不合适的表面处理，当需要修复轴颈时候的不正确焊接。在这项工作中所描述的情况下，这是不必要的改造或焊接轴颈。而仅仅需要研

4、磨作业。在曲轴损坏所有出现的问题中，经常会出现的问题是：破坏的原因是什么，什么可能导致类似的故障？基于对损坏的部件，本文的分析将试图回答上述问题。2.方法确定曲轴故障的原因，用如下的方法：（1）通过问题的报告；（2）视觉分析；（3）基于典型失效的问题，分析原因可能的解释；（4）通过实验分析在分析各项原因，并且基于实验室的分析研究之后，得出结论。3.问题报告汽车修理店收到一个厢式柴油车曲轴的问题。两个曲轴轴颈被损坏。曲轴被送到在曲轴修理店修理。在修复后的曲轴在汽车修理厂装配之后。这辆车是正常工作的，但

5、约1000公里的轴颈再次被损坏。几个月后，另一个柴油车，有损坏的曲轴带锯齿的轴颈，被送去同一曲轴修理店修理。这第二次的曲轴发生同样的事情，即修复后，它只工作了约1000公里。两个曲轴修复在同一曲轴修理店，在几公里的使用后都出现了问题，汽车修理店认为有一些与修复过程中的问题。另一方面，曲轴修理店说他们在修复曲轴有数十年的实践经验，问题可能是对零件的装配或使用不当（例如无油）。因此，汽车修理店向大学机械工程部准备评估曲轴损坏的原因是什么，做一个技术报告。如图1和图2：对曲轴1，4轴颈损坏得很严重，如图3

6、所示的细节。涂有白色油漆的裂缝是明显的。分析表明，一些裂缝（图4），用肉眼不容易看见的在曲轴1的轴颈1（不是锯齿状）。这些裂缝是在该轴颈的表面和分散在整个该轴颈的圆周，与曲轴的轴线对称。曲轴2的轴颈2是严重损坏（图5）。一些小的裂缝可以观察到，在轴颈的中心，与曲轴的轴线对称。在同一曲轴轴颈4（图6）一些小裂缝也可用放大镜可见。这些裂缝是在该轴颈的中心带和分散沿圆周的轴颈，但平行于曲轴轴线。裂纹的附近可以看到粗糙的表面，轴颈也开始成为锯齿状的。一个裂缝的细节图7和8，分别为曲轴1的轴颈1和曲轴2的轴颈

7、4。很明显，有裂缝，肉眼几乎看不见，但容易被一些非破坏性的测试方法检测到，如磁粉检测。在视觉和微观分析，轴颈的损坏的一些解释是可接受的，将会继续分析。3.可能的解释/汽车曲轴的典型故障曲轴轴颈的分析可以分为以下三个方面：（1）操作原因（2）制造原因（3）维修原因图1图2图3图1曲轴4主轴颈细节图第一项（包括操作原因）：1.无油；2.润滑油有不良物；3.高的工作油的温度；4.发动机的使用不当（超过转速）。图4曲轴1第1主轴颈图5曲轴2第2主轴颈第二项（包括机械源）：5.曲轴的装配误差；6.不当的轴承（

8、错误的大小）；7.在期刊和轴承之间的间隙不控制；8.曲轴的振动。最后，在第三项（包括修复的来源）：9.期刊的失调（由于磨削不当）；10.曲轴的失调（由于曲轴的定位不当）；11.高应力集中（由于磨削不当在期刊双方半径）；12.高的表面粗糙度（由于磨削不当，产生磨损）；13.焊接不当或氮化；14.矫直；15.磨削缺陷。图6.曲轴2第4主轴颈细节图图7.曲轴1第1主轴颈细节图8.曲轴2第4主轴颈细节4.1操作源操作源如油或润滑不良的轴颈不足以损害轴颈。然而，轴承和轴颈之间的