凸轮轴齿轮拧紧螺栓断裂分析.pdf

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1、学术凸轮轴齿轮拧紧螺栓断裂分析河北矧鼢呐_洧限责任公司质量保证处-王春雁＼范戗＼王冬雁＼纪静通过宏观检查、理化检验、装配螺栓拧紧力矩的计算及调查．确定了j型发动机凸轮轴齿轮拧紧螺栓的断裂原因。结果表明：螺栓装配时拧紧力矩过大，远远超过螺栓最大许用拧紧力矩，使螺栓受到了剪切破坏，发动机高速运转下进而受到振动、拉伸等应力作用下最终导致断裂。TheCamshaftGearScrewDownZheBoit表1断裂螺栓的化学成分(质量分数)FractureAnalysisTab．1Chemicalcomposi

2、tionsofthefrature(mass)％编号CSiMnCrSPAbStract：Throughmflcro不大于examination，physicalandchemicalproerties10．410．200．621．0l0．0230．009testing，mountingbolttighteningtorque20430．180．631．000．0210．0103O．420．190．551．020．0210．009calculationandinvestingati0nandSOon．4

3、O．420．180621．O20．0220．01lTheresultsshowthat，whenbolttightening50．41-0．180621．O10O210．010torqueistoobig，farexceedthemaximum60．430．190611．0200230．010标准值0．370．440．170370．5O0．800．801．1000350．035allowabletorqueofthebolt，theboltshearfailure，engineunderhighspe

4、edand拉伸和硬度检测，检测结果符合国家标准GB／2．螺栓拧紧力矩uibrationbytensilestressandeventuallyT3098．卜2010，检测结果见表2。进行螺栓最大许用拧紧力矩的计算：leadtofrature．表2螺栓拉伸及硬度检测结果Tmx=O．12RelAsd[1]Keywords：thecamshsftgearscrewdownTab．2ResultsofbolttensileandWmax：最大许用拧紧力矩单位：Nmthebolt：tighteningtorqu

5、e；shearfailurehardnesstestRel：屈服强度(公称)单位：Mpa某型柴油发动机工作30rain时，发动机突然编屈服强断裂强断裂延硬度备注As：螺纹公称应力截面积单位：f停机，后无法启动。对该发动机拆卸后发现凸轮号度(Re1)度(Rm)伸率HRCd：螺纹的公称直径单位：m，d2+d3＼轴齿轮拧紧螺栓全部断裂，螺栓共六个。螺栓规MpaMpa(A)％As=l—一J格为M8、i0．9级，材料为40Cr钢。为查找螺栓19951080l0．O33实测值螺栓螺纹螺距：P1．25m210251

6、l309．535螺栓原始三角形高度HH=O．866P=1．083rm断裂原因，预防断裂再次发生，对该拧紧螺栓进31035i1329．O33行检验和分析。外螺纹小径dldl=d-2XH=6．65啪41040i1459．O351．理化检验5103311379．536外螺纹中径d2d2=d-2XH=7．1gIⅡm1．1断口宏观检验≥940≥1040≥9．O3239标准值计算直径d3d3=dl一H=6．47m六个螺栓均断于距螺栓头部第3、4扣螺纹处，1．3．2对6个断裂螺栓进行硬度检测，硬度As==36．62

7、Ⅱ叽2断裂部位有剪切痕迹，有轻微的拉长，断口较平齐，为HRC3236，符合国家标准GB／T3098．卜2010要求。Tmx=O．12RelAsd=O．12×900[2]X36．52×8／1无疲劳痕迹，未见疲劳纹。六个螺栓头部均有与1．4金相检测分析，000=31．6通过计算得出螺栓最大许用拧紧力矩接触面摩擦痕迹，其中5个螺栓磨痕面均较大，1．4．1非金属夹杂物的检测为31．。大约占总面积的2／3，1个螺栓的磨痕面较小，大对失效的断裂螺栓在断口处纵向取样，经过一般实际采用拧紧力矩约占总面积的i／3，且磨

8、痕面积小的螺栓断口处磨、抛制样，然后在Nephot金相显微镜100倍下T=0．8Tmx=0．8X31．6：25．3Nm有碰伤，碰伤处有蓝色磨痕，把此螺栓标为l号，观察，根据国家标准GB／T10561—2005，断裂螺栓到现场调查得知操作员工在装配此六个螺栓其余5个螺栓依次为2到6号。断口形貌见图1。．基体的非金属夹杂物级别为A1、B0、co、DO．5，使用的拧紧力矩为7O№，此规格螺栓的最小破坏符合技术要求。扭矩为40Nm[3]，装配实际拧紧力矩远远超过