大型曲軸TR法成形及TR裝置結(jié)構(gòu)強度研究.pdf

1、大型曲軸是柴油機的關(guān)鍵部件之一。工作時曲軸的受力狀況極其復(fù)雜，其制造質(zhì)量的好壞是影響柴油機性能和可靠性的重要因素。隨著近年世界造船、石油、發(fā)電、內(nèi)燃機車的快速發(fā)展，對大中型柴油機曲軸質(zhì)量要求越來越高，大中型全纖維曲軸市場很大。國內(nèi)目前的狀況依然是供不應(yīng)求，依靠從國外進口大型全纖維曲軸。
　　曲軸將連桿傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，作為動力而輸出做功，它的工作情況極其復(fù)雜，主要承受著周期性變化的扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮和拉伸等復(fù)雜應(yīng)力。因此，要

2、求曲軸具有較好的強度和剛度；耐磨耐疲勞，耐沖擊；平衡性好；有較高的尺寸、形狀、位置精度，較低的表面粗糙度。曲軸要求內(nèi)部及表面的缺陷盡可能少，纖維分布合理，而這些要求又與材質(zhì)及加工工藝有密切關(guān)系。
　　目前大型曲軸的鍛造工藝主要有自由鍛造法和全纖維彎曲鐓鍛法。全纖維彎曲鐓鍛工藝大大改善了曲軸疲勞強度，提高了金屬利用率和機加工效率，明顯優(yōu)于自由鍛造法。曲軸全纖維彎曲鐓鍛成形技術(shù)的RR法和TR法國外已廣泛應(yīng)用，但在工藝上存在一些固有問題

3、待解決。目前國內(nèi)外RR法曲軸鍛造工藝及數(shù)值模擬仿真研究已較多，且取得實質(zhì)性的進展。但是對于TR法進行深入研究的尚少，且大多局限于對成形過程的研究。
　　本文以南車資陽機車有限公司的3600噸水壓機配備的TR裝置為例，用解析法從力學和運動學兩個方面對TR法裝置進行研究，剖析了該裝置的特點及運動規(guī)律。然后結(jié)合生產(chǎn)實踐，著重對大型曲軸的法蘭、曲拐進行了成形分析，預(yù)測成形力、成形效果、成形缺陷，并根據(jù)缺陷產(chǎn)生的機理提出一系列避免缺陷的有效

4、措施并進行了分析驗證。針對L27/38曲軸鍛件折疊缺陷進行了模具關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化，通過對比分析得出合理的參數(shù)選取范圍。基于6G32曲軸鍛件成形分析的結(jié)果，對TR裝置進行了結(jié)構(gòu)強度分析，得出成形結(jié)束時刻應(yīng)力應(yīng)變狀況，解釋模座破壞原因，并提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議。
　　通過本課題的研究，把TR法曲軸成形過程、有限元理論、數(shù)值模擬仿真技術(shù)及模具CAD技術(shù)結(jié)合起來，可達到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高模具壽命、降低成本等目的。本課題的研究成果對TR法曲軸成形