連桿疲勞強(qiáng)度試驗及分析方法重慶汽車研究所-在線瀏覽
2024-09-19 16:34本頁面
【正文】 0 TPmmmmAA Pm Pa Pmin圖1 交變載荷波形試驗時，要確定平均載荷及交變載荷幅值。 試驗樣品為尺寸及材料鑒定合格的成品連桿，并裝上活塞、連桿軸瓦、連桿螺栓、連桿小頭襯套及模仿連桿軸頸的銷軸，試驗時呈連桿組總成狀態(tài)，用適當(dāng)?shù)膴A具，將連桿裝在Instron 8500疲勞試驗機(jī)上。Pa 載荷幅值，Pmax和Pmin的代數(shù)差的一半，Pa = (Pmax – Pmin)/2。Pm 平均載荷，Pmax和Pmin的代數(shù)平均值。Pmin 最小載荷。 試驗方法進(jìn)行連桿疲勞強(qiáng)度試驗時，以連桿實物做為不對稱循環(huán)的拉壓疲勞強(qiáng)度試驗，試驗采用載荷控制法，平均載荷為壓載交變載荷波形為正弦波，見圖1。注：表2中一些數(shù)據(jù)的算法：=。177。177。表1某一300kw 發(fā)動機(jī)的工況 工況 性能最大扭矩標(biāo)定功率25%超速超供油轉(zhuǎn)速 r/min150021002625 最高氣缸壓力MPa連桿工作載荷計算結(jié)果如表2所示： 表2 連桿工作載荷計算結(jié)果 kN 工況部位 載荷最大扭矩標(biāo)定功率25%超速超供油連桿小頭端燃?xì)庾饔昧T性力總載荷177。計算舉例：以某一300kw工程機(jī)械用機(jī)型作計算實例。在分析時，進(jìn)而認(rèn)為最大燃?xì)獗l(fā)力和慣性力均在上止點出現(xiàn)，兩者可以迭加。 相關(guān)系數(shù)R—當(dāng)計算出的相關(guān)系數(shù)大于附表5中的相關(guān)系數(shù)起碼值時，說明回歸方程的顯著度良好，用直線擬合的各數(shù)據(jù)點有意義。 可靠度 零、部件在規(guī)定的時間和給定的條件下正常工作的概率，是針對零、部件個別而言。概率叫置信度。當(dāng)顯著度和自由度給定時，按 給出，值可由附表2查出。 顯著度在t頻率函數(shù)中，接受區(qū)間為（），而接受區(qū)間的上下限177。 具有存活率p的疲勞壽命Np Np的含義是母體中有p的個體疲勞壽命大于Np。連桿疲勞強(qiáng)度試驗及分析方法 重慶汽車研究所連桿疲勞強(qiáng)度試驗及分析方法連桿疲勞強(qiáng)度試驗以連桿成品實物在疲勞試驗機(jī)上進(jìn)行，試驗方式為拉壓加載不對稱循環(huán)，試驗平均負(fù)荷為壓負(fù)荷，載荷循環(huán)特征模擬發(fā)動機(jī)上連桿工作負(fù)荷特征，加載頻率與發(fā)動機(jī)額定工況下連桿負(fù)荷變化相當(dāng)，通過試驗求出SN曲線，統(tǒng)計分析出樣本條件疲勞強(qiáng)度均值和樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差，并在工作載荷及疲勞強(qiáng)度的概率分布規(guī)律下，求出連桿不發(fā)生破壞的概率。1 術(shù)語 存活率p—母體中個體疲勞壽命大于疲勞壽命Np的概率。 自由度當(dāng)觀察的數(shù)據(jù)的個數(shù)為n時，方差的自由度為=n1。與所取的有關(guān)，這個值叫做顯著度。 置信度 —在t頻率曲線中，橫坐標(biāo)和之間曲線以下包圍的面積為，則統(tǒng)計量t= 位于區(qū)間（）以內(nèi)的概率為。 在連桿、連桿螺栓的疲勞強(qiáng)度分析時，置信度取90%，=10%。而置信度是針對零、部件的試驗樣本，即試驗結(jié)果的可信程度。2 試驗原理 連桿的工作載荷連桿的工作載荷主要由兩部分組成，一是經(jīng)活塞頂傳來的燃?xì)獗l(fā)力，二是活塞連桿組高速運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力。最大爆發(fā)力：Q1 = （100PK – ）πD2/4，N 式中：PK最高氣缸壓力 MPa D氣缸直徑 cm連桿所受慣性力：Q2 = G1（1+λ）rω2+G2rω2 ，N 式中：G1活塞連桿組往復(fù)質(zhì)量，（包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷、活塞銷卡環(huán)及連桿小頭質(zhì)量）,kg G2活塞連桿組回轉(zhuǎn)質(zhì)量（連桿大頭質(zhì)量）,kg λ—曲柄連桿比；r— 曲柄回轉(zhuǎn)半徑，cm；ω曲柄回轉(zhuǎn)角速度,1/s，ω=2πn/60；n 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。該機(jī)型的工作條件如表1所示。177。連桿大頭端燃?xì)庾饔昧T性力總載荷177。177。 = +，其余類推。圖中：Pmax 最大載荷，在載荷循環(huán)中具有最大代數(shù)值的載荷，以拉伸為正，壓縮載荷為負(fù)。在載荷循環(huán)中具有最小代數(shù)值的載荷，以拉伸為正，壓縮載荷為負(fù)。 Pm =( Pmax + Pmin)/2 。載荷負(fù)荷永為正。試驗時大小頭加機(jī)油潤滑。由表2計算結(jié)果可知，連桿小頭端所受負(fù)荷最大，平均載荷的確定可按表2中連桿小頭端總載荷中的[（）+（）]/2 計算，本例中平均載荷Pm為89kN。實際操作時，要決定最大載荷Pmax和最小載荷Pmin，并常用加載系數(shù)K代表最大載荷。 試驗頻率及循環(huán)基數(shù)進(jìn)行連桿疲勞試驗時，加載頻率應(yīng)與發(fā)動機(jī)額定工況下連桿負(fù)荷變化頻率相當(dāng)。如某發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2100r/min。3 疲勞試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析時，首先要確定這些數(shù)據(jù)符合什么分布函數(shù)。這里推薦的SAFL法采用正態(tài)分布的數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行連桿疲勞試驗的數(shù)據(jù)處理。它通過對疲勞數(shù)據(jù)的分析得出總體疲勞強(qiáng)度分布區(qū)域，以確定設(shè)計是否合理。但這種方法的缺點是所需的樣本量大，且計算過程繁瑣。 計算截斷壽命載荷在材料或零件做疲勞試驗時，交變載荷與試驗壽命有如下關(guān)系：б=бf（2Nf）b
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