外文翻譯譯文---裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋半軸使用壽命

1、<p><b>　　中文2885字</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　出處：Strength of Materials, 1972, 4(10): 1258-1262</p><p>　　裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋半軸使用壽命</p><p>　　A.A.Puz

2、ankov UDC 621.869.4:62-19</p><p>　　在新機(jī)械設(shè)計(jì)中，必須進(jìn)行非常精確的強(qiáng)度計(jì)算。在投入生產(chǎn)之前通過(guò)一系列的測(cè)試來(lái)檢查有關(guān)這些使用壽命的問(wèn)題。然而，這些測(cè)試仍然難以顯示出所有可能的機(jī)械缺陷，通常情況下機(jī)器是帶著部分的不足就投入了生產(chǎn)。</p><p>　　一個(gè)小型的ÉP - 10

3、3型電動(dòng)裝載機(jī)的典型案例是關(guān)于驅(qū)動(dòng)橋半軸的問(wèn)題（見圖1）。這些機(jī)器負(fù)載能力為1噸，目的在于裝載機(jī)械、卸載、運(yùn)輸、貯存與包裝貨物。這些裝載機(jī)的一個(gè)明顯特點(diǎn)是其高機(jī)動(dòng)性，它的成功在很大程度上是由于大大減少（通過(guò)與汽車比較負(fù)載能力）的基礎(chǔ)和應(yīng)變片;裝載運(yùn)輸距離比較短，同時(shí)驅(qū)動(dòng)橋經(jīng)常需要返轉(zhuǎn)。</p><p>　　在兩分鐘的平均持續(xù)時(shí)間與工作的循環(huán)中，加載人員執(zhí)行以下操作：首先接近負(fù)載物料堆，鏟起物料，向后移動(dòng)，負(fù)載運(yùn)輸

4、到存放地點(diǎn)（相當(dāng)頻繁的執(zhí)行此反向移動(dòng)的命令，在擁擠的條件下不可能轉(zhuǎn)向移動(dòng)），鏟起物料，逆轉(zhuǎn)并返回。在留院觀察的64個(gè)電動(dòng)裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋半軸使用壽命的調(diào)查中，44個(gè)半軸在兩年內(nèi)出現(xiàn)故障，35個(gè)情況比較糟糕，9個(gè)是由于法蘭圓角的問(wèn)題。斷裂的外部表現(xiàn)為疲勞損壞。 </p><p>　　產(chǎn)品使用壽命的分布符合對(duì)數(shù)法則，這能夠從圖1中看出來(lái)，圖1表示此類型的分布概率。代表這個(gè)類型的使用壽命關(guān)系規(guī)律剛在期刊上被發(fā)表。使用一些知

5、名定理[1]，數(shù)學(xué)期望（=1424h)和均方偏差(δ=1114h)相應(yīng)地計(jì)算半軸的壽命。與裝載壽命(10,000h)相比較，被調(diào)查的疲勞壽命明顯不足。</p><p>　　在裝載設(shè)計(jì)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)橋半軸的強(qiáng)度是與靜態(tài)負(fù)載相匹配的（如電動(dòng)裝載機(jī)的操作進(jìn)程);計(jì)算表明最薄弱的橫截?cái)嗝嫣幍淖畲笄邢驊?yīng)力(沿凹線)不應(yīng)該超出τ=1504kg/cm2，而對(duì)于經(jīng)過(guò)熱處理的40h鋼來(lái)說(shuō)，其安全應(yīng)力值是[τ] = 2400kg/cm

6、2。</p><p>　　在典型的使用壽命條件下，驅(qū)動(dòng)橋加載特征可由作用在驅(qū)動(dòng)板橋上靜態(tài)分布的應(yīng)力表示,生產(chǎn)率，一個(gè)往返循環(huán)周期(用與不用與裝載),每一次電氣驅(qū)動(dòng)半橋的次數(shù)(或者每個(gè)工作循環(huán)),裝載機(jī)的承載能力和時(shí)間的作用因素。這些特點(diǎn)的意義就在于可以在使用壽命條件下通過(guò)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,同時(shí)計(jì)算裝載的時(shí)間。 </p><p>　　從動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中通過(guò)驅(qū)動(dòng)半橋能夠很明顯地得到扭矩

7、。通過(guò)整流器[2]信號(hào)經(jīng)應(yīng)變儀被傳送了到8ANCh-7M放大器并靈活地被放大50m長(zhǎng)。放大器和N-107示波器仍然被保留了這些數(shù)據(jù)。</p><p>　　測(cè)量表明,在工作循環(huán)期間，驅(qū)動(dòng)板橋的裝載是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程,其特點(diǎn)是大扭矩,開始的轉(zhuǎn)矩,上面記錄著整個(gè)時(shí)期中一個(gè)方向上持續(xù)不斷的運(yùn)動(dòng)(除了遇到熱負(fù)荷及裝載機(jī)制動(dòng)、扭矩變小到零并改變標(biāo)記),和一個(gè)3-5cps的頻率段(圖2)。</p><p>

8、　　蘇聯(lián)鐵路科學(xué)研究所，斯維爾德洛夫斯克，翻譯自Problemy pp Prochnosti期刊，10號(hào)，98-101頁(yè),1972年10月。原文提交于1971年6月29日。</p><p>　　1973年的出版社一個(gè)部門,紐約17街西227號(hào)，N.Y.10011.保留所有權(quán)。未經(jīng)允許，這篇文章不能被以任何目的進(jìn)行傳播。每篇文章的使用應(yīng)為出版者付$ 15元。</p><p>　　圖1 驅(qū)動(dòng)橋

9、半軸(1)使用壽命曲線的繪制和在工作條件下切向應(yīng)力(2)振幅</p><p>　　對(duì)裝載機(jī)使用壽命條件的示波圖和數(shù)據(jù)的初步分析，同時(shí)還有關(guān)于記錄的靜態(tài)分析，導(dǎo)致了以下工作周期的圖樣。</p><p>　　當(dāng)開始往返時(shí)，極限壓力被分開處理。平均來(lái)說(shuō),這些壓力的對(duì)稱和序貫特點(diǎn)允許幅度分布被作為交變對(duì)稱載荷來(lái)對(duì)待。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)過(guò)程中舉升、制動(dòng)、在窄頻段內(nèi)不同

10、的計(jì)算速度。這些壓力的記錄,通常是穩(wěn)態(tài)的,并分析稱為對(duì)稱幅。</p><p>　　電氣裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋半軸應(yīng)力振幅，組成開始時(shí)和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力使用壽命的總和,可以將其近似精確表示成標(biāo)準(zhǔn)的法規(guī)規(guī)范(圖1、2)。</p><p>　　通過(guò)時(shí)間參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,工作循環(huán)周期的數(shù)學(xué)期望及均方偏差被確定,連同前后運(yùn)動(dòng)周期,以及期間裝載機(jī)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的次數(shù)。</p><p>　　在運(yùn)作期

11、間，驅(qū)動(dòng)橋半軸應(yīng)力的頻譜持續(xù)進(jìn)行,計(jì)算應(yīng)力幅度分布和時(shí)間結(jié)果,由于補(bǔ)償統(tǒng)計(jì)參數(shù),給出了表3中該區(qū)域2、4界曲線。它顯示了在這些條件下電動(dòng)裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋半軸的數(shù)據(jù),應(yīng)力交變扭轉(zhuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值,也明顯超過(guò)了疲勞極限。因此，為了計(jì)算機(jī)器的部分疲勞強(qiáng)度，必須考慮到疲勞損傷的累積。這些計(jì)算所需的參數(shù), 可以從試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)中全面獲得的驅(qū)動(dòng)橋半軸的參數(shù)中得到。</p><p>　　在UM-4[3]類型的測(cè)試機(jī)床中進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)，同時(shí)

12、由于共振激發(fā)出一個(gè)對(duì)稱扭矩。</p><p>　　通過(guò)自由十字塊2的振動(dòng)共振，裝載載荷得以實(shí)現(xiàn)(圖4)并連接到測(cè)試的第1部分。通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋半軸測(cè)功機(jī)4和特殊的離合器，扭矩從駕駛十字塊3傳到驅(qū)動(dòng)橋半軸,刪除圓周長(zhǎng)槽周圍的間隙。十字片的振動(dòng)頻率是25Hz。扭矩的放大和裝載驅(qū)動(dòng)程序,通過(guò)感應(yīng)變片由電子驅(qū)動(dòng)程序連接上測(cè)試機(jī)器。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)橋半軸被測(cè)試直到它們接受完全的失敗，剛度的流失，

13、自由十字塊地振動(dòng)總是停止，通過(guò)一個(gè)幾次因素驅(qū)動(dòng)橋十字塊的停止。</p><p>　　在裝載穩(wěn)定模型中試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)的結(jié)果在(圖曲線3)中呈現(xiàn)出來(lái)。</p><p>　　疲勞壽命的計(jì)算是基于假設(shè)線性總和的損壞。壽命低于疲勞極限時(shí)通過(guò)延伸疲勞曲線得到表達(dá)[圖4]。</p><p>　　在E.G.Buglov指導(dǎo)下，通過(guò)烏克蘭機(jī)械研究學(xué)院該測(cè)試得以進(jìn)行。</p>

14、<p>　　圖2 波形的扭矩適用于半軸</p><p>　　應(yīng)力超過(guò)0.5τ 就被視為損害[5]。在頻譜范圍內(nèi)操作壓力(rmin=0.5τ= 4.5 kg/mm2;Max= 32 kg/mm2)比較與指數(shù)規(guī)律相似。譜表達(dá)式是Ф= 和疲勞曲線方程N(yùn)(τ)= 1.275.。</p><p>　　在裝載壽命期限內(nèi)驅(qū)動(dòng)橋半軸壽命經(jīng)過(guò)計(jì)算，其變化在于1107~1913 h。在比較分析了

15、以前經(jīng)過(guò)計(jì)算的疲勞壽命,可以看到,它們是非常相近地符合。</p><p>　　疲勞極限的最低值，發(fā)現(xiàn)(同一材料[6]的普通的疲勞極限的最低值)表明不足以承受用40Kh鋼的強(qiáng)度能力。</p><p>　　經(jīng)制造技術(shù)的疲勞強(qiáng)度沒(méi)有超過(guò)30 HRC，這顯然是ÉP-103電氣裝載型驅(qū)動(dòng)橋半軸疲勞強(qiáng)度最低值其中的一個(gè)原因所在。</p><p>　　經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查有必

16、要提高40Kh鋼的硬度到42-45HRC。疲勞極限б的依賴能力在[7]表示出來(lái),б的最大值達(dá)到42-45HRC（鋼含有0.40%-0.45%的碳）。不是25—30HRC鋼給出的б小值。</p><p>　　這種鋼的β的有效濃度的依賴能力在[8]可見。這種濃度β占了25 - 35HRC的剛度的最大意義，也無(wú)法繼續(xù)增長(zhǎng)(超過(guò)35HRC)。關(guān)于這種材料的敏感方向的微觀結(jié)構(gòu)的材料在[8]中可見。例如,在U8和45鋼中，從

17、索氏體到馬氏體過(guò)渡(生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋半軸曲線上升,上升到馬氏體結(jié)構(gòu)）增加了42-45%的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)通過(guò)率達(dá)到140-182%。會(huì)和性的結(jié)構(gòu)有最低的疲勞強(qiáng)度，見[7]。</p><p>　　以期提高壽命的半軸，我們進(jìn)行了一些試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，研究裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋半軸線性理論來(lái)計(jì)算它的使用壽命，以及和40Kh鋼的硬度增加的影響關(guān)系。</p><p>　　通過(guò)采取六組，總?cè)萘窟_(dá)30000個(gè)周期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)

18、橋半軸的使用壽命內(nèi)，裝載的變化呈現(xiàn)出一個(gè)穩(wěn)定的變化周期。經(jīng)過(guò)熱處理使之強(qiáng)度達(dá)到46-48 HRC，生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)被測(cè)試，達(dá)到一個(gè)比較好的微觀結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　這些測(cè)試的結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)中的驅(qū)動(dòng)橋半軸的疲勞壽命比生產(chǎn)模型中高2.23倍。生產(chǎn)中的驅(qū)動(dòng)橋半軸經(jīng)過(guò)計(jì)算的疲勞極限數(shù)學(xué)期望(curve 1,Fig.5）A = 1.45，實(shí)驗(yàn)中的模型(curve 2,Fig.5)A = 1.48.由于疲勞曲線的缺乏，在同

19、樣的使用壽命條件下，實(shí)驗(yàn)中的驅(qū)動(dòng)橋半軸的疲勞損傷用來(lái)與生產(chǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。</p><p>　　圖3 半軸負(fù)荷和疲勞壽命的研究結(jié)果：1）程序化測(cè)試中裝載的變化；2，4）在驅(qū)動(dòng)橋半軸使用壽命期限內(nèi)裝載能力的變化；3）生產(chǎn)中半軸的疲勞曲線</p><p>　　圖4 用于電動(dòng)裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋半軸的機(jī)構(gòu)描述</p><p>　　圖5 經(jīng)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)(1)及實(shí)驗(yàn)中(2)驅(qū)動(dòng)橋

20、半軸半軸損傷描述</p><p>　　圖6 驅(qū)動(dòng)橋半軸損壞</p><p>　　應(yīng)該注意的是,生產(chǎn)中的驅(qū)動(dòng)橋半軸特點(diǎn)是由在橋的半軸中心開始大量的裂紋發(fā)展開來(lái)到光滑部分(圖6),經(jīng)提高（熱處理)的驅(qū)動(dòng)橋半軸只有更少的裂紋,但這些法展開來(lái)到光滑的部分。生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)中的驅(qū)動(dòng)橋半軸的裂縫開展的相對(duì)時(shí)間，通常是不短于使用壽命的80 - 90%。</p><p>　　通過(guò)增加40

21、Kh鋼的剛度和將索氏體以導(dǎo)向的方式替換為索氏體(鐵素體包括在內(nèi)）,驅(qū)動(dòng)橋半軸的使用壽命平均增長(zhǎng)2.23倍。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.I.B.Gertsbakh，Kordonskii，損傷的模型[俄羅斯],Sovetskoe,莫斯科(1966).</p><p>　　2.“關(guān)于運(yùn)動(dòng)車輛滾子軸承的問(wèn)題”

22、，前蘇聯(lián)鐵路系統(tǒng)中心研究所[俄羅斯],Transzheldorizdat,莫斯科(1961).</p><p>　　3.S.V.Serensen,Garf KuzTmenko,V.A.機(jī)器疲勞試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)性能,Mashinostroenie(俄羅斯),莫斯科(1967).</p><p>　　4.Garf(編者)、機(jī)器和工具用于程序化疲勞試驗(yàn),[俄羅斯],Naukova，[基輔](1970)

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