曲軸彎曲疲勞試驗機

曲軸彎曲疲勞試驗機採用電磁激振式原理設計，通過對試樣的頻譜跟蹤找到共振頻率，在協震的狀態下完成對試樣抗疲勞的性能測試。

基本介紹

• 中文名：曲軸彎曲疲勞試驗機
• 外文名：Crankshaft bending fatigue testing machine
• 類別：工程器械
• 作用：測試疲勞程度
• 特點：找到共振頻率

產品目的

曲軸疲勞試驗機的主要目的的評估曲軸的疲勞強度。試驗是在專門的疲勞試驗機上進行的，它通常是液壓驅動，模擬發動機運行時曲軸上所受到的相應載荷。

試驗目的

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這個疲勞試驗是作為產品的認可依據試驗件應該可以作為部件生產過程的一個主要驗證方法。因此樣件應該達到生產的標準。在發動機開發的早期階段就應該做原型件的初步試驗。

試驗的區間應該是曲軸的圓角，可以用不同的方法增加彎曲疲勞強度，例如滾壓和淬水。可以用EXCITE軟體計算發動機運轉期間的曲軸疲勞強度。計算出曲柄銷圓角最低安全安全係數（在最大疲勞破壞載荷），然後用於試驗件的彎曲載荷試驗的載荷確定。這個意味著彎曲載荷的條件應該用於曲軸疲勞分析的基礎上進行。疲勞強度的分析應結合至少兩個曲柄銷的圓角區域的金相分析檢測，另外曲柄銷的圓角區域的微硬度測量也應該做，因為他決定於硬度型線。曲軸截面上多點硬度測量結果進行。

實驗緣由

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曲軸

曲軸是汽車發動機的重要部件，其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵製成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連線，連桿小頭孔與汽缸活塞連線，是一個典型的曲柄滑塊機構。

曲軸的潤滑

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． 這個一般都是壓力潤滑的，曲軸中間會有油道和各個軸瓦相通，發動機運轉以後靠機油泵提供壓力供油進行潤滑、降溫。

發動機工作

發動機工作過程就是，活塞經過混合壓縮氣的燃爆，推動活塞做直線運動，並通過連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線運動轉變為旋轉運動。曲軸的旋轉是發動機的動力源。也是整個機械系統的源動力。

曲軸失效成因

在發動機實際運行過程中，曲軸所承受的載荷主要是彎曲/扭轉複合載荷，彎曲疲勞破壞是曲軸失效的最常見形式。而在發動機輸出功率較大、曲軸承受扭矩較大的情況下，扭轉疲勞破壞則成為主要失效形式。因此無論是在產品開發階段還是在生產檢驗階段 ，都要求對曲軸的疲勞性能進行檢驗。

考察目標

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鑒於曲軸失效的主要形式通常為單純的彎曲疲勞破壞或扭轉疲勞破壞，同時考慮設備的能力及考察的準確程度，在對曲軸進行疲勞試驗時，通常是進行獨立的彎曲疲勞試驗或（和）扭轉疲勞試驗。

但是，無論進行哪種試驗，採用哪種標準（規範、方法等），一般情況下，考察的性能指標主要有以下幾種。

a.在50%存活率下的彎曲/扭轉疲勞極限及安全係數。

b.測定彎曲/扭轉S-N曲線。

c.在某一彎矩/扭矩下的疲勞性能。

d.測定圓角應力。

e.常規性能檢驗，包括化學成分、金相組織、表面處理、強韌性以及疲勞試驗前後的探傷檢驗等。

設備分類

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目前從設備原理上分，國內外套用的曲軸彎曲疲勞試驗設備主要有電磁激振式、機械式兩大類，而電磁激振式曲軸疲勞試驗機的套用最為廣泛。與機械式曲軸疲勞試驗機相比，電磁激振式曲軸疲勞試驗機的電耗功率小、設備能力高、指示精度高、判斷試驗件的破壞程度較為靈敏。

電磁激振式

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基本構成

電磁激振式曲軸疲勞試驗機主要由電控系統、機械諧振系統兩大部分構成。

電控系統主要由功率放大器、函式發生器、計數器、動靜態電阻應變儀等構成。

機械諧振系統主要由激振器、龍門架、振動擺體等構成。

工作原理

函式發生器發出指定頻率和指定幅度的正弦波，驅動功率放大器使激振器產生振動波形，機械諧振系統隨之產生振動，調整函式發生器發出的頻率至系統的共振頻率，即進入正常的工作狀態。操作人員根據共振頻率下降的情況來判斷曲軸的破壞情況。

基本要求

使用該種設備進行試驗時，試驗樣品必須是獨立的曲拐單元，試驗時通過夾具夾在兩主軸頸上。

機械式

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基本構成

機械式曲軸疲勞試驗機主要由激振臂、諧振臂、激振器、交流電機、變頻調速器、速度感測器、工控計算機等構成。

工作原理

試驗曲軸夾持在激振臂和諧振臂之間構成音叉，當電機旋轉驅動偏心振子產生離心力時曲軸被激振。

基本要求

選擇適當的偏心距，控制電機轉速以達到曲軸試驗彎矩的負荷要求，保持恆定轉速持續試驗。

參考資料：汽車發動機曲軸彎曲疲勞試驗方法

產品需求

在現在工業各領域中，大約50~90%以上的結構強度破壞都是由於疲勞破壞造成的，如曲軸、連桿、齒輪、彈簧、螺栓等。因此了解機械零部件的疲勞強度或極限對於判斷其是否達到設計、工藝等要求是相當必要的。電動諧振式疲勞試驗裝置作為檢測疲勞強度或極限的試驗設備，其兼有電液伺服試驗裝置的載荷精確穩定，自動化程度高和諧振式試驗機的試驗效率高、能耗低的優點，因而在汽車材料和零部件中的套用日益廣泛，如圓形和板狀試樣疲勞試驗，現已拓展到曲軸、扭力桿、轉向節、半軸套管、轉向叉和氣門彈簧等零件的彎曲、扭轉或壓縮疲勞試驗。迄今為止，此類裝置已先後為東汽公司、一汽、南汽、玉柴、朝柴、神龍、大柴、錫柴、文登曲軸廠、常柴等十多家主機和曲軸加工廠所採用。ERD電動諧振式疲勞試驗機是在原有裝置的基礎上，根據用戶使用要求和試驗設備向智慧型化、網路化發展的需要而改進的新一代試驗裝置。

特點

主要特點

1、採用計算機監督控制系統，提供可靠、穩定的系統控制，以及完備、高效、穩定的系統保護。（包括對功放電流的監測保護）；

2、完全計算機控制，提供良好的操作界面，簡單、直觀的操作，指導操作人員有步驟的正確操作；

3、標定系統，指導操作人員正確完成系統的標定工作；

4、對加速度實行閉環控制，使載荷非常穩定，波動小於1.5%；

5、指令頻率能自動跟隨機械系統固有頻率變化，使系統始終工作於共振狀態；

6、自動化程度高，系統在發生下列情況之一時能可靠地停止試驗:

試件上出現一定長度的裂紋；

完成預定的循環數；

載荷幅度超過(或低於)預置的上限(下限)。

具有停電記憶功能；

擴展功能

本機採用“一拖二”功能，保留擴展至“一拖四”功能的軟體條件；

套用範圍：曲軸彎曲疲勞試驗、曲軸扭轉疲勞試驗

詳細情況請諮詢 濟南上地電子科技有限公司 王文成