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典型断裂图,大家分析下原因

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1#
发表于 2013-3-12 15:46:24 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
如图,第一个是用来拆卸货车车钩的,压力32吨。压板材质是45钢,调质。后面是用来推卸轮对的油缸,缸径500,压力28MPa,理论推力500吨。大家分析下是什么原因造成的断裂。如何改进?

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点评

声明一下:这活不是俺干的。我干的就不拿出来聊。  发表于 2013-3-13 19:00
这是最近5年我们公司出现过的设备典型问题,因最近忙于工作,技术细节未写清楚,望大家见谅。过段时间我将我的分析和解决方案公布。  发表于 2013-3-12 15:51

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李天水 + 1 其实这个题目挺经典的想给加高分加不上呀!

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2#
发表于 2013-3-12 16:05:46 | 只看该作者
其工作的原理和工况请描述下,谢谢!
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3#
发表于 2013-3-12 16:06:31 | 只看该作者
大神在哪里
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4#
发表于 2013-3-12 16:23:01 | 只看该作者
先做断口金相,把低倍发上来,空口无凭,
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5#
发表于 2013-3-12 16:26:39 | 只看该作者
从图上看这是一个柱和套的过盈配合,柱是一体的套是分开的。过盈配合应力会集中在两端,构件可能没做分散应力的处理。建议做应力处理。
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6#
发表于 2013-3-12 17:05:28 | 只看该作者
本帖最后由 94371734 于 2013-3-12 17:09 编辑 5 a7 W" ?- U5 m) w

1 z$ C* _! e1 A第一张图板压板多厚,还有水平方向的长度和孔径分别多少?( I9 A! M# I& n

" I6 _( P( e: s8 M+ ?- E既然在铁路板块,那第二张图是不是压轴承或者压轮对的?

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第二张图是轮对退卸机,第一张图是13号钩缓拆装机  发表于 2013-3-12 22:03
第二张图是轮对退卸机,第一张图是13号钩缓拆装机  发表于 2013-3-12 22:03
第二张图是轮对退卸机,第一张图是13号钩缓拆装机  发表于 2013-3-12 22:03
第二张图是轮对退卸机,第一张图是13号钩缓拆装机  发表于 2013-3-12 22:03
第二张图是轮对退卸机,第一张图是13号钩缓拆装机  发表于 2013-3-12 22:03
第二张图是轮对退卸机,第一张图是13号钩缓拆装机  发表于 2013-3-12 22:02
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7#
发表于 2013-3-12 17:15:43 | 只看该作者
本帖最后由 成形极限 于 2013-3-12 17:18 编辑
$ V# @6 J% g& t9 [! q
: v8 O  x) l  ^* C第一个看起来两个叉子的头部宽度不一,是和零件形状贴合的缘故还是磨损呢?右边宽的那个尺寸大,可能实际上单独受力更大,加上可能存在扭转载荷,如同998提到的梁的扭转,材料疲劳,造成断裂
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8#
 楼主| 发表于 2013-3-12 18:22:41 | 只看该作者
1、压板强度校核
7 V/ b% }( @0 h4 D已知油缸缸径为Φ140mm,液压站系统压力为14MPa,故油缸推力F1为:  F1=3.14*72*14*100=215404N=21.5t
  L$ F$ S5 e' m1 t# l
( j; M% K$ |6 t; {! t' R根据压板实际工作位置,可量出拉杆与油缸杆的夹角为5.38°;拉杆与压板的夹角为73.23°,故可计算出拉杆对压板的水平作用力F2为:  F2= F1*cos5.38°*sin73.23°=205334N=20.5t" B  z) S- P: W4 q) m6 W
以旋转轴为旋转中心,通过力矩平衡可计算出一块压板的作用力F3为:
5 Z9 W! Q" Q8 d# zF3=(F2*340/243)/2=287298/2=143649N=14.35t( Q# [4 j( F$ M
以压板挤压处为支点,计算旋转轴处受力F4
5 f( U2 G% i! e+ S3 v7 ]. WF4= F2*(243+340)/(243*2)=246316N=24.6t
; l+ x. i: U& S9 a已知受弯截面为S,S=0.115*0.02=0.0023m2  T# N+ G( X4 `; r1 m0 W/ j& E
则压板旋转轴中心右边为危险截面,其受屈服应力σ为:
0 F* n: Z  F2 v! H, w" h. dσ= F4/s=246316/0.0023=107MPa
+ j, }8 J1 H; N$ Q而45#一般调质后的许用弯曲应力[σ]为300MPa;: B0 ^0 r9 n% v3 _0 T( n9 t3 c
取安全系数为2.57 ~, ?) g+ t# B  @( ]
故1.5σ=107*2.5=267.5MPa<[σ]- v$ d) f# N  ?* x7 f1 N
结论:故原压板设计是满足理论要求。  |6 A* [. }9 L# u
2改进方案:7 v1 n* \9 [& y9 {
鉴于原设计选用压板选材及热处理可能达不到理论设计值,为了能满足使用要求,故决定将原材料由45#更换为45Mn,同时对压板结构进行优化,具体见实际压板图。' b/ I: G5 U( t, E

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我的想法是这样:危险截面有可能在主应力方向上,也可能在最小截面上,或者在它俩之间,如果这样那单单算水平力可能不合适。  发表于 2013-3-13 09:12
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9#
 楼主| 发表于 2013-3-12 18:25:24 | 只看该作者
愤怒的小鸟 发表于 2013-3-12 18:22 7 t* p+ W0 }7 R' G% n; d- I
1、压板强度校核
5 J) K7 U8 A' ]( }# Z已知油缸缸径为Φ140mm,液压站系统压力为14MPa,故油缸推力F1为:  F1=3.14*72*14*100=21 ...
0 P$ a7 c& w2 u4 E
这是简图3 g  b1 A' q: b2 t7 I, I9 p2 w+ k

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另外瞬间作用在钢板上的力,如果考虑的冲击因素的话,因该要高于钢板的屈服强度的。  发表于 2013-3-14 02:16
液压杆受的不是纯轴向力,在径向上有个分量,限位槽由于有间隙存在,作用在活塞的杆受到的是拉力和弯曲应力的合力,考虑的疲劳和截面变化引起的应力集中实际的强度要大打折扣的。  发表于 2013-3-14 02:13
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10#
发表于 2013-3-12 19:22:12 | 只看该作者
只分析强度是不够的,你还需要计算寿命,评估结构经过多少次循环后的失效概率/ U5 u1 S+ m: c1 I

2 a# [4 z% z6 U2 R9 y推荐看一本书7 l! B, Y1 v8 r+ ~, `" G% m

: |+ B4 q/ m& P% x- b0 r6 b6 v& I- D现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性
" U% {# C) X" t  n5 B1 F: P: `: X$ H9 p
这书有专门的一章讲解油缸接头的失效和结构
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