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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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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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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!
发表于 2013-3-12 16:06:31 | 显示全部楼层
大神在哪里
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,
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。
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 " U- \1 R. m+ ]+ W0 v: [
* \1 v4 }( q% q& O- x% J' i" K8 y
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?
8 x5 b; q( `  G9 s' y
+ f' x( R$ a9 g  g既然在铁路板块,那第二张图是不是压轴承或者压轮对的?

点评

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
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
" L& M: ^1 ^  H# V3 D$ C
8 Y3 I; T5 M0 P! v' |: a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
 楼主| 发表于 2013-3-12 18:22:41 | 显示全部楼层
1、压板强度校核+ S" Q) r& Y8 ?$ n4 K
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+ v1 v! X$ o7 {3 w9 X
0 \5 ~( z/ N0 X) X3 J1 N! w
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' ^' U* P" S+ x2 `, ^- n
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:
6 S( B# r& V, q& x9 P6 hF3=(F2*340/243)/2=287298/2=143649N=14.35t+ ~6 ]* u, D* v/ `  w# @6 I# m
以压板挤压处为支点,计算旋转轴处受力F4, L* Y5 L+ A  [9 a5 N1 @1 U: v
F4= F2*(243+340)/(243*2)=246316N=24.6t
; A/ G- i+ E3 }# V. G已知受弯截面为S,S=0.115*0.02=0.0023m2" }* S8 g$ w. b7 o
则压板旋转轴中心右边为危险截面,其受屈服应力σ为:+ y0 D  g9 d8 n- l
σ= F4/s=246316/0.0023=107MPa$ b8 W4 a- R/ D/ n+ J
而45#一般调质后的许用弯曲应力[σ]为300MPa;
3 {$ e  f8 W# e7 P, u* E! |' i取安全系数为2.5
3 P4 [6 d6 L1 Y故1.5σ=107*2.5=267.5MPa<[σ]
* ^1 B6 @" ~8 g8 g' n. K结论:故原压板设计是满足理论要求。
* m4 v4 x$ `2 ]% }6 _2改进方案:
8 k  ^3 K8 I1 I" ^$ k$ f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。
+ k, y) S9 I5 _3 Y; D$ {" i

点评

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
 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
/ @# Q& g8 }! n0 W; x0 a) c3 L1、压板强度校核4 _$ C' {  ]9 X3 c
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 ...
) ^, V" v. m) D9 @$ z
这是简图& p5 B. G, w! ?( P! r

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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
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! {) W, Q$ i3 D; i9 {9 M
7 d/ K2 |7 t8 S+ h
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5 X9 {- k# @- h7 Q8 D1 f( Z现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性
8 t% u: u+ N* r. V7 S. S( t- Q+ F( A. A7 |+ _- M$ R
这书有专门的一章讲解油缸接头的失效和结构
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