主軸承蓋接觸剛度對曲軸及螺栓可靠性影響規(guī)律研究.pdf

1、某型柴油發(fā)動機經(jīng)常發(fā)生曲軸斷裂和螺栓斷裂現(xiàn)象，曲軸多數(shù)在第一連桿軸頸曲柄圓角處斷裂，進氣側主軸承蓋螺栓斷裂。主軸承蓋側面與機體過盈配合過盈量為0.038-0.114mm，核查發(fā)現(xiàn)主軸承蓋止口尺寸存在超寬和超窄的問題。主軸承蓋與機體過盈配合，接觸面會產(chǎn)生塑性變形，為了抵抗變形，主軸承蓋側面與機體結合面會產(chǎn)生接觸剛度。由于過盈配合的過盈量不同，產(chǎn)生的塑性變形也不同，導致主軸承蓋側面與機體結合面的接觸剛度不同。主軸承蓋止口尺寸超寬和超窄，會導

2、致主軸承蓋側面與機體結合面接觸剛度過大和過小。研究主軸承蓋側面與機體結合面的接觸剛度對螺栓及曲軸的影響規(guī)律具有重大意義。
　　本文以某型柴油機曲軸斷裂和螺栓斷裂為實際背景，通過靜力學計算和考慮結合面接觸剛度的多體動力學計算，并結合柴油機故障現(xiàn)象，對柴油機曲軸斷裂和螺栓斷裂進行分析。研究內容分為四個方面:
　　(1)考慮結合面接觸剛度的多體動力學計算，研究了主軸承蓋側面與機體結合面接觸剛度對軸承受力的影響?；诜中徒佑|理論求得

3、主軸承蓋側面與機體結合面接觸剛度，通過彈簧單元將結合面接觸剛度應用到多體動力學計算中。分析結合面接觸剛度對主軸承豎直方向受力和側向受力的影響。并對螺栓軸線方向的應力分量進行面積分得到螺栓所承受的力，比較進排氣側螺栓受力。
　　(2)靜力學計算分析側面接觸剛度對主軸承蓋影響。研究了主軸承蓋側面與機體結合面接觸剛度對接觸壓力、螺栓頭支撐面傾斜度、主軸承蓋位移和機體模態(tài)的影響。
　　(3)靜力學計算分析了結合面接觸剛度對螺栓變形及

4、螺栓應力的影響規(guī)律。根據(jù)SWT臨界面法判斷螺栓的危險點，且與螺栓斷裂位置相符。并根據(jù)模擬計算結果分析了螺栓失效機理。
　　(4)通過改變主軸承蓋下端面與機體結合面的接觸剛度，模擬主軸承蓋螺栓預緊力下降。分析螺栓預緊力下降對軸承的受力及曲軸的應力應變的影響。模擬計算分析第二主軸承螺栓失效時的曲軸應力應變，并結合該型發(fā)動機故障現(xiàn)象，分析得出曲軸的失效機理。
　　通過以上研究，綜合仿真結果與故障現(xiàn)象，得到螺栓失效機理和曲軸失效機理