美高梅正规官网 ,人们都知道,一个人从出生到生命的尽头是“一辈子”。但你知道吗,汽车零件也有它的“一辈子”,它的生命就是从生产出厂至使用坏掉。
“它在反复受力的情况下会萌生疲劳裂纹,裂纹的扩展又会导致断裂,这是一个零件逐步失效的过程。”重庆汽车研究所副总工程师马鸣图博士说,他们又把这个过程称为疲劳过程。
给汽车零件一个适当的受力环境,模拟它的疲劳过程,从而了解它的使用寿命到底有多长,这叫做疲劳试验。每一种零件在批量生产、用于成车之前都要经历这个试验。
据悉,了解汽车零件的疲劳周期后,才可能计算出整个汽车的使用寿命。所以疲劳试验直接与我国汽车工业自主开发能力的提高密切相关,与我国如何从汽车生产大国进入汽车生产强国密切相关。
“传统的疲劳试验采用的成组法和升降法,费工又费时!疲劳试验装置也主要是机械式、液压式等几种类型,这类试验机的加载频率较低,试验周期长、能耗高、设备投资大、试验费用昂贵,远不能满足汽车工业发展对疲劳试验高效率和高精度的要求。”马鸣图博士举了一个例子,比如发动机曲轴,它的实际受力情况是弯曲疲劳和扭转疲劳的复合,如果按照传统的疲劳试验进行,需要3个月时间,每天耗电240千瓦时,而且必须24小时有工人观察,如果能开发一种省时、省工、省能源的疲劳试验方法,就可以大大节约汽车的设计成本。
由马鸣图博士主研开发的PDC电动谐振式快速疲劳系统就是在这样的背景下诞生的,该系统的加载模式可从弯曲载荷到扭转载荷、压缩载荷、弯扭复合载荷,精度远高于机械式和普通液压式,试验效率高,试验时间是以前的1/8,自动化程度高,能量消耗极低,不需要油和水,是一种绿色的试验系统。
据悉,该系统自1990年开始在东风汽车公司进行运用,为东风公司、大柴、玉柴、长安、奇瑞及常熟电厂、西安热工所的产品开发、生产和科研提供了大量的数据,产生了显着的经济和社会效益。
1993年起PDC快速试验系统先后被一汽、南汽、神龙、玉柴、大柴、锡柴、朝柴等19家国内其他汽车内燃机及曲轴厂采用,为这些企业产品开发、质量控制和材料工艺的改进提供了大量的试验数据。1998年国家技术监督局正式批准PDC试验系统成为我国法定的试验设备。
据马鸣图博士介绍,他们曾利用本项目开发的技术及时为常熟电厂提供了焊接试样扭转疲劳强度的试验数据,使常熟电厂成功地对一30万千瓦发电机主轴进行补焊修复,避免了直接经济损失5.25亿元。

[ 2003-9-17 8:34:31 ] 出处与作者:
汽车维修与美容
汽车零件的损坏在汽车故障中占有相当大的比重。如果不能快捷、及时地分析零件损坏原因,匆匆换件修复,往往会造成“坏了就换,换了又坏”的链性循环。用表面观察法分析汽车零件损坏原因,简单易行,随时可做,也不需复杂的设备和仪表,在多数情况下所得出的结论已足够应用。
所谓表面观察法,就是用肉眼或低倍放大镜对损坏的金属零件的表面进行观察,根据零件表面的状态、零件的裂纹或断口形状及特征来判断零件损坏原因的方法。
一、金属零件损坏的基本形式 1、脆断和韧断
当零件承受外加载荷的时候,首先发生弹性变形,当载荷所引起的应力超出弹性极限而继续增加时,零件发生塑性变形,当应力超过强度极限时,零件断裂。这种断裂称为韧性断裂。韧性断裂的断口有明显的塑性变形,颜色比较灰暗,有时可以看到明显的纤维状。例如,因超载扭断的半轴所呈现的麻花样的断口。
另一种情况是当零件承受外加载荷时,零件未发生塑性变形即已破断,这称之为脆性断裂。脆性断裂的断口比较平齐,有比较光亮的晶粒光泽。
2.残余应力
零件在受到外加载荷时,其内部将产生应力,即正应力和剪应力。当外力去除后,留存在零件内部的应力称为残余应力。
残余应力会导致零件的脆性破断和产生附加塑性变形。该情况特别易在气缸体、变速器壳体一类的铸件内发生,不仅在浇铸时会出现,在使用阶段也会发生。若在机械加工前不用自然时效或人工时效的方法消除残余应力,则加工后零件就会变形或产生裂纹。例如在实际工作中有时会发现,更换新气缸体后,装车使用不久就产生了裂纹,再换新品局又坞现同样故障,而在使用过程中并没有发生缸体过热或骤冷的现象。这就要查间配件来源,考虑是否因缸体时效不良所致。
3.应力集中
零件上若有几何形状不连续的现象(如缺口、台阶、圆角、沟槽、油孔、花键、键槽、螺纹、压配合件的边缘、加工刀痕等等),以慕材料缺陷(如缩松、砂眼、夹渣、焊接缺陷、脱碳、软点、硬度分布的突变以及过热引起的晶粒粗大等),则这些部位附近的实际应力要比名义应力高得多,抑应力集中。应力集中处最易产生裂纹,是零件断裂观察分析中不可忽视的因素。例如,在修磨发动机曲轴时,曲柄销与曲柄臂的过渡处都要磨由规定的圆角,就是要避兔应力集中。
4、疲劳断裂
根据零件所承受的载荷性质,断裂可分为一次加载断裂和反复加载断裂。一次加载断裂的零件在一次静载荷(缓慢递增的或恒定的载荷)下或在一次冲击载荷作用下的断裂;反复加载断裂又称疲劳断裂,是零件在反复多次的应力或负荷作用后所发生的断裂。
一次加载断裂,断口比较粗糙,没有光滑的区域,这种断裂在实际中不多见。在汽车零件中较为常见的是疲劳断裂。
按所受载荷的形式,疲劳断口可分为弯曲疲劳断口、往复平面弯曲疲劳断口、旋转弯曲疲劳断自和扭转疲劳断口四种。
1)单向平面弯曲疲劳断口是在一个平面内以一定幅度的载荷重复作用于零件上,其疲劳裂纹发生在受拉应力最大纤维处,一般有弧形纤维轮廓线。如汽车钢板弹簧和齿轮齿根断面及一些固定的轴类零件的断口,都属这一类型。
2)双向平面弯曲疲劳断口是零件受两个方向的平面弯曲载荷。在断口上可以看到两个相反位置同时发生的疲劳区域,破断区位于零件的内部。
3)旋转弯曲疲劳断口是零件在旋转中受到弯曲疲劳载荷的作用而产生的。当无应力集中时,疲劳源在零件某一点,疲劳区呈月牙形,破断区位于疲劳源对面扭转疲劳断口是最常见的一种断口,轴类零件如齿轮轴、曲轴、半轴等,都有发生。
在扭转疲劳中,常可以看到起源于剪切型的疲劳裂纹。在交变应力的作用下,裂纹可能以两个45度角的方向发展,当邻近的裂口汇合在一起时,便形成了锯齿形的断口。
在有键槽和花键的轴上,由于交变扭转的结果,键槽和花键根部因应力集中而产生裂纹’裂纹在截面中央汇合,形成星形断口。如果单键的键与键槽配合过松,轴的表皮就会沿键根部裂纹处剥落下来。使用后,再未发生转向轴折断故障。
二、实例分析: 半挂车轴折断
一台15t半挂车在修竣出厂载货行驶时,突然右后轮车轴断裂,轴头和轮胎一起甩出。
该半挂车后轴是空心钢管,两边以实心轴焊接在钢管两端,实心轴上安装着车轮和轮毅,刚性悬架。断裂处在后轮轴固定座外侧,位于受力最大处。断口形状为典型的平面弯曲疲劳断口,显示有较严重的超载现象。
刚性悬架的半挂车,其悬架吸收振动冲击的能力很差。在故障现场观察时,发现车轮是驶过路面一个凹坑后折断的,显然,冲击力是故障的直接诱因。经过查核行车路单,此车装载没有超过规定吨位;进一步检查车轴并了解在厂检修情况,发现这根车轴因轴头磨损而在厂更换,当时没有找到合适的材料,便用一只比原车轴直径小5mm的车轴代替,这样,车轴本身强度不足,便在较大的冲击力作用下断裂。
当零件断裂后,从裂纹和断口的宏观特征尚不能定量地确定断裂原因,有时要定性地这样做也比较困难,但在多数情况下可以做一粗略估计,而这种估计还是有其重要的实用价值的。