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典型断裂图,大家分析下原因

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发表于 2013-3-12 15:46:24 | 显示全部楼层 |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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参与人数 1威望 +1 收起 理由
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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发表于 2013-3-12 16:05:46 | 显示全部楼层
其工作的原理和工况请描述下,谢谢!
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发表于 2013-3-12 16:06:31 | 显示全部楼层
大神在哪里
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发表于 2013-3-12 16:23:01 | 显示全部楼层
先做断口金相,把低倍发上来,空口无凭,
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发表于 2013-3-12 16:26:39 | 显示全部楼层
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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发表于 2013-3-12 17:05:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 94371734 于 2013-3-12 17:09 编辑 . K% n5 `: @9 e, U& |
3 N9 B9 Q* \$ K
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?3 Z4 D, F  j+ M, |

2 s6 Q" e7 \* x. H" f0 M7 |1 ]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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发表于 2013-3-12 17:15:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 成形极限 于 2013-3-12 17:18 编辑
1 X1 t( x! {2 u8 D; Z4 M/ d
' I& O% u' b. P1 \2 K) Y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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 楼主| 发表于 2013-3-12 18:22:41 | 显示全部楼层
1、压板强度校核  ^7 S. X, w$ @! n* q# x) N) y9 o
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
0 m! w8 O# b# k$ D9 t
' s8 G- L/ _  a4 M, Y. u) O4 Y+ ?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=20.5t5 a- l. j5 [+ P2 D
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:
( Z1 |9 C1 P) z% l; {9 Z2 [F3=(F2*340/243)/2=287298/2=143649N=14.35t" D  G6 Q! c5 g
以压板挤压处为支点,计算旋转轴处受力F4
+ A" Y  L: R5 S8 a% z. L3 BF4= F2*(243+340)/(243*2)=246316N=24.6t
) b, [. B# H! {已知受弯截面为S,S=0.115*0.02=0.0023m21 ~- g7 }: i- @; J# U5 u& Z1 J
则压板旋转轴中心右边为危险截面,其受屈服应力σ为:. F6 C$ P# \# O* b
σ= F4/s=246316/0.0023=107MPa$ v& G# N1 {) o
而45#一般调质后的许用弯曲应力[σ]为300MPa;
0 z" ?3 M& O9 W- `+ ?( c取安全系数为2.5
0 H! Z4 l8 ^  p  D  c  Q故1.5σ=107*2.5=267.5MPa<[σ]
: q5 V- @+ C/ v* o结论:故原压板设计是满足理论要求。2 L! ]3 T* V3 x8 D1 w
2改进方案:
) \/ w1 D; ]: R$ i* Q6 T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。
6 |, Y4 `* I% x  L/ G

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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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 楼主| 发表于 2013-3-12 18:25:24 | 显示全部楼层
愤怒的小鸟 发表于 2013-3-12 18:22
0 p7 D3 W; T! @1、压板强度校核( f0 x# m; j" k/ T% Z- Z# H0 y+ ], O
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 ...
7 C3 v" ?/ P9 }: A8 d
这是简图3 g9 _; k" ]) U! I2 ~5 P

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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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发表于 2013-3-12 19:22:12 | 显示全部楼层
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0 q0 u& b: o% {9 z' u  p2 s9 T" y

# U& [5 U) X+ ~推荐看一本书; B' |* f! k  S; y
. q/ \' n: I% Y, N; u! n/ k+ z6 G
现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性
5 Z$ F6 ?! X' R$ X& ]) h# p0 h8 a7 B
8 G  Q+ h) w$ g8 m' F这书有专门的一章讲解油缸接头的失效和结构
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