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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
) `/ R' R# y+ t/ h6 ~8 n) H- r" a3 J" o5 t/ n  y( k! f( I
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?9 r! n1 w/ s5 ~4 l4 C- D
0 G% t. ^, v. [) D& A, q" h; K; J
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
$ g% E% }% D3 J1 ]
+ m0 W4 q8 {  t5 m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+ Q% t6 F! F1 O! `6 ?( _' ^
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=21.5t7 `, B9 o' Y2 b; \

: X3 k7 S8 [$ d! q3 x2 W1 a! S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
1 ~( F4 |4 K% 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:; b9 ^* f- Q2 B. g$ P1 g) {' r
F3=(F2*340/243)/2=287298/2=143649N=14.35t: L% ~, h# \; V1 j9 `2 `4 r
以压板挤压处为支点,计算旋转轴处受力F4
! [. m, u! [: j- c/ [0 DF4= F2*(243+340)/(243*2)=246316N=24.6t
- S5 `5 |' J3 j1 {+ P% \: x$ L已知受弯截面为S,S=0.115*0.02=0.0023m22 N- ]" {8 F; q
则压板旋转轴中心右边为危险截面,其受屈服应力σ为:
& D  _# t) C. ^σ= F4/s=246316/0.0023=107MPa3 |) Y$ T: Z. |) f' A6 s
而45#一般调质后的许用弯曲应力[σ]为300MPa;
5 z) Z/ q* \0 R( ~# e4 L$ }$ ~1 T1 Y取安全系数为2.5
& `/ l; g) K$ g; }6 A8 G, u" A) J故1.5σ=107*2.5=267.5MPa<[σ]
6 Z$ G5 r; ]6 f& S6 n结论:故原压板设计是满足理论要求。
" ]" v* a9 d* x6 E2改进方案:
8 i" F7 D" h: I7 o% n: s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。
. {  Z1 v4 W. f8 p+ m

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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 : P% O1 k' W% ^! v1 s
1、压板强度校核
& J9 i! L# o3 B3 `: F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 ...
9 s' N' U( I7 l- i9 J, E3 a0 p
这是简图
1 z" e/ j! P; U5 U

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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
! u  X2 c' h7 U  L  D: a
6 w6 D0 D4 S, ]5 d. e推荐看一本书/ k; d9 K- F: S7 h  s) m9 [% n

4 ]/ L2 L) N1 J) j) q现代机械工程设计:全寿命周期性能与可靠性 4 z) u* n9 g1 o
5 H) y9 s' Q6 y; g
这书有专门的一章讲解油缸接头的失效和结构
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