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          小型沖床曲軸構造原理及斷裂分析

          責任編輯:小機靈沖床  發布時間:2016-06-14
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            眾所周知,小型沖床的主要旋轉機件,裝上連桿后,可承接連桿的上下(往復)運動變成循環(旋轉)運動,是沖床床身上的一個重要的機件,其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的,有兩個重要部位:主軸頸和連桿頸。主軸頸被安裝在床身上,連桿頸與連桿大頭孔連接,連桿小頭孔與沖床滑塊連接,是一個典型的曲柄滑塊機構。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑,曲軸的旋轉是沖床的動力源。也是整個機械系統的源動力。

            沖床曲軸斷裂分析

            沖床運行轉速約為54r/min,服役約半年后曲軸發生斷裂。斷裂發生在曲拐的軸頸處,該處直徑為130mm。該斷口表現較典型的疲勞斷口形貌。即有三個區域:箭頭所指的疲勞源區、呈現海灘波紋(貝紋)狀的疲勞裂紋擴展區以及粗糙的瞬時最終破斷區。

            疲勞源區:為一個以疲勞核心為焦點的非常光滑、細密、海灘花樣不明顯的狹小區域。這是裂紋在該區擴展速度很慢而且反復張開、閉合使斷面磨光的緣故。

            疲勞裂紋擴展區:有貝紋線。這種花樣的推進線標志著部件在交變應力下斷口上留下的痕跡。斷口表面由于多次反復擠壓、摩擦,使該區域變得較光滑,有的甚至像細瓷狀。貝紋線一般從裂紋源開始,向四周推進呈弧形,它垂直于疲勞裂紋擴展方向。

            瞬時斷裂區:是疲勞達到臨界尺寸發生快速破斷區域。它相似于靜載拉伸斷口中放射區和剪切唇區,十分粗糙。對于脆性材料,該區為結晶狀脆性斷口。由于該區是最后斷裂區,因此可推斷部件斷裂前的受載應力大小,即該區占比例小時,載荷相對也小,此時軸瞬斷區面積較小。

            進一步分析可看到:疲勞源區與瞬時斷裂區相對而且偏轉一個角度,且均處于邊緣,這些均表明為旋轉彎曲疲勞斷口。

            再從斷面與軸線的關系考察。斷口的疲勞源區,一部分疲勞擴展區(約斷口的3/5)均與軸線垂直,而另一部分擴展區以及瞬斷區與軸線約成45°。這后一部分又表現出扭轉疲勞斷口形態,而且是正斷型。

            綜合以上分析可知,該曲軸是疲勞斷裂,開始主要為旋轉彎曲疲勞開裂,發展到后期表現出帶扭轉的復合疲勞斷裂。

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