Page 82 - 理化检验-物理分册2021年第十一期
P. 82
DOI : 10.11973 / lh jy -wl202111017
挖掘机直线行走阀芯断裂的原因
李平平 , 宫 峰 , 李玉新 , 梁雪东 , 李 建 , 王 群 , 李雪峰 1
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( 1. 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司, 常州 213011 ;
2. 中国铁路武汉局集团有限公司 江岸机务段, 武汉 430301 )
摘 要: 挖掘机用直线行走阀芯表面采用渗碳淬火工艺, 服役一段时间后, 阀芯中部油孔位置处
发生疲劳断裂。通过宏观观察、 扫描电镜和能谱分析、 金相检验、 硬度试验等方法分析了阀芯断裂
的原因。结果表明: 阀芯的失效形式为拉 - 压载荷作用下的低应力高周疲劳断裂; 断裂主要与设计
不当造成的油孔边缘棱角效应、 异常打磨产生的表面损伤和渗碳不良形成的网状碳化物有关; 通过
有限元仿真计算发现, 横向载荷对油孔处应力的大小和分布影响显著, 边缘倒角可有效降低棱角处
的应力集中程度和减轻尖角效应。
关键词: 阀芯; 疲劳断裂; 应力集中; 棱角效应; 网状碳化物
中图分类号: TG176 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 11-0066-05
CausesandPreventiveMeasuresofFractureofStrai g ht-LineWalkin g S p oolofExcavator
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LIPin gp in g GONGFen g LIYuxin , LIANGXuedon g LIJian , WANGQ un , LIXuefen g 1
( 1.CRRCQishu y anLocomotiveandRollin gStockTechnolo gyResearchInstituteCo. , Ltd. , Chan g zhou213011 , China ;
2.Jian g ’ anLocomotiveDe p ot , ChinaRailwa yWuhanGrou pCo. , Ltd. , Wuhan430301 , China )
Abstract : Surfaceofstrai g ht-linewalkin gs p oolforexcavatorado p tedcarburization- q uenchin gtreatment ,
afterserviceforap eriodoftime , fati g uefractureoccurredatoilholes.Throu g h Macroobservation , scannin g
electron microsco pyandener gys p ectrum anal y sis , metallo g ra p hicexaminationand hardnesstestand other
methods , thereasonfors p oolfracturewereanal y zed.Theresultsshowedthatthefailureformofs p oolwaslow-
stressandhi g h-c y clefati g uefractureundertension-com p ressionload.Thefracturewasmainl yrelatedtoshar p
cornereffectofholeed g ecausedb y im p ro p erdesi g n , thesurfacedama g ecausedb y abnormal g rindin g andnetwork
carbideformedb yp oorcarburization.Throu g hfiniteelementsimulation , itwasfoundthattransverseloadhada
si g nificanteffectonthesizeanddistributionofstressatcircularhole.Theed g eroundin gcouldeffectivel y reduce
stressconcentrationandreduceshar p cornereffect.
Ke y words : s p ool ; fati g uefracture ; stressconcentration ; cornereffect ; networkcarbide
直线行走阀在挖掘机行走过程中通过阀芯的运 相关文献 [ 1-2 ] 介绍了振动疲劳在疲劳分析中的应用,
动对液压油实施再分配, 从而完成动臂升降、 斗杆收 近年来, 国内学者们也从不同角度开展了大量与疲
放、 铲斗转动、 转台回转4组动作中的一个或其中任
意两个动作, 图1所示为直线行走阀芯的安装示意
图。正常情况下, 阀芯作为重要组件做轴向往复运
动, 承受循环载荷, 其失效形式多表现为疲劳断裂。
由于挖掘机工作环境较为恶劣, 在分析阀芯疲劳断
裂的原因时, 应考虑机械振动引入的横向载荷作用。
收稿日期: 2020-12-02
图1 直线行走阀芯安装示意
作者简介: 李平平( 1987- ), 男, 高级工程师, 主要从事金属机械
Fi g 1 Schematicdia g ramofinstallationofstrai g ht-linewalkin g s p ool
零部件失效分析工作, l pp 86101c@163.com
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