主軸承蓋接觸剛度對(duì)曲軸及螺栓可靠性影響規(guī)律研究.pdf

1、某型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)氣側(cè)主軸承蓋螺栓斷裂。主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體過(guò)盈配合過(guò)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(wèn)題。主軸承蓋與機(jī)體過(guò)盈配合，接觸面會(huì)產(chǎn)生塑性變形，為了抵抗變形，主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面會(huì)產(chǎn)生接觸剛度。由于過(guò)盈配合的過(guò)盈量不同，產(chǎn)生的塑性變形也不同，導(dǎo)致主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面的接觸剛度不同。主軸承蓋止口尺寸超寬和超窄，會(huì)導(dǎo)

2、致主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面接觸剛度過(guò)大和過(guò)小。研究主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面的接觸剛度對(duì)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(jī)曲軸斷裂和螺栓斷裂為實(shí)際背景，通過(guò)靜力學(xué)計(jì)算和考慮結(jié)合面接觸剛度的多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并結(jié)合柴油機(jī)故障現(xiàn)象，對(duì)柴油機(jī)曲軸斷裂和螺栓斷裂進(jìn)行分析。研究?jī)?nèi)容分為四個(gè)方面:
　　(1)考慮結(jié)合面接觸剛度的多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算，研究了主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面接觸剛度對(duì)軸承受力的影響。基于分型接觸理論求得

3、主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面接觸剛度，通過(guò)彈簧單元將結(jié)合面接觸剛度應(yīng)用到多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。分析結(jié)合面接觸剛度對(duì)主軸承豎直方向受力和側(cè)向受力的影響。并對(duì)螺栓軸線方向的應(yīng)力分量進(jìn)行面積分得到螺栓所承受的力，比較進(jìn)排氣側(cè)螺栓受力。
　　(2)靜力學(xué)計(jì)算分析側(cè)面接觸剛度對(duì)主軸承蓋影響。研究了主軸承蓋側(cè)面與機(jī)體結(jié)合面接觸剛度對(duì)接觸壓力、螺栓頭支撐面傾斜度、主軸承蓋位移和機(jī)體模態(tài)的影響。
　　(3)靜力學(xué)計(jì)算分析了結(jié)合面接觸剛度對(duì)螺栓變形及

4、螺栓應(yīng)力的影響規(guī)律。根據(jù)SWT臨界面法判斷螺栓的危險(xiǎn)點(diǎn)，且與螺栓斷裂位置相符。并根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果分析了螺栓失效機(jī)理。
　　(4)通過(guò)改變主軸承蓋下端面與機(jī)體結(jié)合面的接觸剛度，模擬主軸承蓋螺栓預(yù)緊力下降。分析螺栓預(yù)緊力下降對(duì)軸承的受力及曲軸的應(yīng)力應(yīng)變的影響。模擬計(jì)算分析第二主軸承螺栓失效時(shí)的曲軸應(yīng)力應(yīng)變，并結(jié)合該型發(fā)動(dòng)機(jī)故障現(xiàn)象，分析得出曲軸的失效機(jī)理。
　　通過(guò)以上研究，綜合仿真結(jié)果與故障現(xiàn)象，得到螺栓失效機(jī)理和曲軸失效機(jī)理