Page 61 - 理化检验-物理分册2021年第九期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202109011

某装载机转向油缸活塞杆断裂原因

王光存 , 赵 勇 , 詹东安 , 王胜男 1

2
1
3

( 1. 江苏徐工工程机械研究院有限公司, 徐州 221004 ;

2. 徐州徐工液压件有限公司, 徐州 221001 ;

3. 江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司, 徐州 221004 )
摘 要: 某批调质处理的45钢装载机转向油缸活塞杆在服役过程中发生了多起耳环根部断裂
事故, 并在机器运转过程中活塞杆杆体发生了弯曲。通过断口形貌、 显微组织观察, 化学成分分析
及力学性能测试等方法对活塞杆耳环根部的断裂原因进行了分析, 并采用有限元软件对活塞杆的
服役情况进行了模拟。结果表明: 活塞杆耳环根部的断裂为多源低周疲劳断裂; 耳环与杆体之间存
在越程槽, 当活塞杆伸缩时越程槽处存在应力集中, 且应力集中系数高达7.68 , 此处应力水平高于
材料疲劳极限, 导致疲劳裂纹萌生并扩展, 最终耳环根部断裂。

关键词: 活塞杆; 45钢; 断口分析; 多源低周疲劳断裂

中图分类号: TG142.1 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 09-0045-05

CauseofFractureofPistonRodofSteerin gC y linderforLoader

3
2
1
WANGGuan g cun ZHAOYon g ZHANDon g an WANGShen g nan 1

1 Jian g suXu g on gEn g ineerin gMachiner yResearchInstituteCo Ltd Xuzhou221004 China

2 XCMGH y draulicBusinessDivision Xuzhou221001 China

3 Jian g suAdvancedConstructionMachiner y InnovationCenterCo Ltd Xuzhou221004 China

Abstract : Severalearrin g rootfractureaccidentsoccureddurin g theserviceof45steel p istonrodsofsteerin g

c y linderforloadertreatedb yq uenchin g andtem p erin g , andthe p istonrodbod y bendeddurin g theo p erationofthe

machine.Thecausesoffractureontherootofp istonrodearrin g wereanal y zed b yfracture mor p holo gy ,

microstructureobservation , andchemicalcom p ositionanal y sisandmechanical p ro p ert y test.Theservicecondition

of p istonrodwassimulatedb y finiteelementsoftware.Theresultsshowthatthefractureof p istonrodearrin gwas

multi-sourcelowc y clefati g uefracture.Theovertravel g rooveexistedintheearrin g androdbod y , whenthe p iston

rodex p andedandcontracted , therewasstressconcentrationandthestressconcentrationfactorwashi g hreached

7.68 , andthestresslevelwashi g herthanthefati g uelimitofthematerial , whichleadin gtotheinitiationand

p ro p a g ationoffati g uecracks , andfinall y thefractureoftheearrin g root.

Ke y words : iston rod ; 45steel ; fractureanal y sis ; multi-sourcelowc y clefati g uefracture
p
装载机是一种广泛用于公路、 铁路、 建筑及矿山 环、 活塞杆耳环与车架铰接连接, 依靠活塞杆的伸缩
等工程领域的土石方施工机械设备, 主要用于土壤、 控制车辆在行驶和作业过程中的转向, 其安装位置
砂石及煤炭等散状物料的铲挖和铲装作业。转向油 如图1所示。转向油缸主要由缸筒、 导向套、 活塞、
缸是装载机前、 后车架重要的连接部件, 通过缸底耳 活塞杆及密封装置等组成, 活塞杆是液压油缸最重
要的零件之一, 其性能好坏直接关系到油缸的使用
性能和使用安全性。某型装载机转向油缸的工作压
收稿日期: 2020-12-04
力为20MPa , 使用过程中装载机转向油缸发生了
基金项目: 江苏省自然科学基金资助项目( BK20170246 )
作者简介: 王光存( 1987- ), 男, 高级工程师, 主要从事工程机械 多起活塞杆耳环根部断裂事故, 且随着机器继续运
的服役寿命评估、 回收再制造及表面处理技术等方面的研究工作, 转, 活塞杆杆体发生了弯曲, 这严重影响了装载机作
wan gg c632@163.com
4 5