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汽车发动机曲轴有限元分析及优化设计
1
作者 刘静 《建模与仿真》 2024年第1期807-816,共10页
本项目采用ANSYS有限元分析方法对某汽车发动机曲轴进行分析。以某直列四缸柴油机曲轴为研究对象,运用三维建模软件及仿真分析软件对其进行结构分析。在进行静力分析和模态分析的仿真分析过程中,得到曲轴的应力最大值、变形最大值和固... 本项目采用ANSYS有限元分析方法对某汽车发动机曲轴进行分析。以某直列四缸柴油机曲轴为研究对象,运用三维建模软件及仿真分析软件对其进行结构分析。在进行静力分析和模态分析的仿真分析过程中,得到曲轴的应力最大值、变形最大值和固有频率。最后根据分析结果,优化曲轴应力应变位置,降低最大应变和应力,对曲轴参数进行了重新设计和优化。结果表明,通过有限元分析和优化设计,曲轴的最大变形量减小了0.046351 mm,降幅为7.67%,最大应力减小了9.33 Mpa,降幅为6.31%。可以看出,优化设计后的曲轴的强度得到了一定程度的增强,并具有可靠的功能和较长疲劳寿命的功能,从而达到曲轴优化的目的。 展开更多
关键词 发动机 曲轴 有限元分析 优化设计
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曲轴油道模拟计算在曲轴设计上的应用
2
作者 张国杰 伞桂权 +1 位作者 刘丛浩 高震宏 《汽车实用技术》 2024年第4期72-75,共4页
通过AVL Excite Power Unit建立了某发动机的曲轴系动力学模型,研究主轴颈直油道对连杆大头供油的影响,分析了曲轴油道进出口的压力、流量和机油填充情况等。计算结果表明,主轴颈直油道对主轴瓦两侧的机油流量影响比较小,对连杆大头轴... 通过AVL Excite Power Unit建立了某发动机的曲轴系动力学模型,研究主轴颈直油道对连杆大头供油的影响,分析了曲轴油道进出口的压力、流量和机油填充情况等。计算结果表明,主轴颈直油道对主轴瓦两侧的机油流量影响比较小,对连杆大头轴瓦两侧的机油流量影响比较大,为如何减少发动机机油流出量提供了一个方向和理论支撑,为曲轴油道方案的选择提供了技术支持。 展开更多
关键词 曲轴油道 曲轴系动力学模型 机油流量
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遗传算子-蚁群优化在柴油机曲轴振动中的应用
3
作者 徐燕铭 滕宪斌 +1 位作者 杨期江 王皓 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第3期310-315,共6页
针对船用柴油机振动大,噪声高的特点,考虑柴油机往复运动和旋转分量引起的不平衡力等多个影响因素,建立了柴油机缸体内部活塞二次运动的动力学模型,采用Runge-Kutta(RK)方法对目标函数进行求解,计算内燃机的惯性和活塞拍击在发动机悬置... 针对船用柴油机振动大,噪声高的特点,考虑柴油机往复运动和旋转分量引起的不平衡力等多个影响因素,建立了柴油机缸体内部活塞二次运动的动力学模型,采用Runge-Kutta(RK)方法对目标函数进行求解,计算内燃机的惯性和活塞拍击在发动机悬置处产生的冲击力和发动机缸体表面的振动位移。以优化曲轴轴系振动幅值为目标,采用蚁群算法,引入遗传算法中的交叉、变异等遗传算子,提出全局搜索与局部搜索相耦合的方法策略。研究结果表明,柴油机曲轴轴系振动在交叉概率0.6和变异概率0.05处产生了最小的收敛;通过和数学模型进行对比分析,进一步验证了该变异蚁群算法的准确性。 展开更多
关键词 柴油机 曲轴 振动 蚁群优化 收敛
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曲轴车削刀具磨损因素交互效应与优化
4
作者 王艳平 莫秋云 +2 位作者 李乐 林升垚 王思远 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第2期27-30,共4页
为有效减缓刀具磨损并尽可能地提高加工效率,采用Box-Behnken响应面与多元非线性回归相结合的方法,分析切削参数效应的显著性及交互作用机理,并拟合含有交互效应的刀具磨损回归方程;基于NSAG-Ⅱ算法,以切削参数为设计变量,刀具磨损回归... 为有效减缓刀具磨损并尽可能地提高加工效率,采用Box-Behnken响应面与多元非线性回归相结合的方法,分析切削参数效应的显著性及交互作用机理,并拟合含有交互效应的刀具磨损回归方程;基于NSAG-Ⅱ算法,以切削参数为设计变量,刀具磨损回归方程和加工效率方程作为多目标优化函数,优化切削参数以实现减小刀具磨损速度的目的。结果表明,进给量与主轴转速间存在显著的正向交互效应,建立的刀具磨损回归方程在95%的置信区间内的最大拟合差值不超过0.000 6,优化结果与数值模拟结果的误差不超过2%,可有效降低刀具磨损。 展开更多
关键词 曲轴车削 刀具磨损 交互效应 NSAG-Ⅱ算法
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5.0 L柴油发动机曲轴断裂失效分析与优化
5
作者 秦宗力 王艺东 秦瑞翔 《汽车与新动力》 2024年第1期48-52,共5页
针对柴油发动机曲轴断裂问题,采用电镜观察、金相检验和力学性能检验等方法,分析曲轴断裂原因,结果发现曲轴连杆颈表层存在缺陷。缺陷表面有明显的脱碳现象,表明缺陷处曾在高温下与空气充分接触,其原因是炼钢浇铸过程形成的水口结瘤脱... 针对柴油发动机曲轴断裂问题,采用电镜观察、金相检验和力学性能检验等方法,分析曲轴断裂原因,结果发现曲轴连杆颈表层存在缺陷。缺陷表面有明显的脱碳现象,表明缺陷处曾在高温下与空气充分接触,其原因是炼钢浇铸过程形成的水口结瘤脱落入钢材中,导致原材料棒材状态本身存在缺陷。为此,对浸入式水口结构进行优化设计,将浸入式水口出口角度设计成35°,水口出口采用圆形设计,以增加浇筑面面积,并通过凹陷底部设计来减少因浇筑速度过大而产生的回流区比例。结果表明:增大出口角度以及凹陷底部和圆形水口出口的优化设计,有助于控制水口结瘤,使结瘤率最终稳定在1.2%以内,由此解决了曲轴棒材缺陷问题。 展开更多
关键词 柴油机 曲轴断裂 电镜观察 金相检验 水口 结瘤
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高性能双软管隔膜泵曲轴可靠性设计
6
作者 刘乐 曾伟 +2 位作者 宁轩 段捷 蒋科 《陕西煤炭》 2024年第1期74-78,共5页
针对某高性能双软管隔膜泵国产化研制项目的核心零件曲轴进行结构可靠性设计。通过对曲轴的运动学分析,结合运行过程中所受动态载荷,研究曲轴的最大应力与变形,校核曲轴的危险截面疲劳强度,并通过模态分析得到曲轴的振动频率与振型。结... 针对某高性能双软管隔膜泵国产化研制项目的核心零件曲轴进行结构可靠性设计。通过对曲轴的运动学分析,结合运行过程中所受动态载荷,研究曲轴的最大应力与变形,校核曲轴的危险截面疲劳强度,并通过模态分析得到曲轴的振动频率与振型。结果表明,曲轴结构强度与刚度安全可靠,危险截面疲劳安全系数为3.2,振动频率高于工作频率,满足曲轴结构设计要求。研究结果得到工程化应用,并取得良好的效果。 展开更多
关键词 隔膜泵 曲轴 静力学分析 疲劳校核 模态分析
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某四缸柴油机曲轴皮带轮性能测试以及分析
7
作者 余明江 胡顶 +2 位作者 王玉凤 杨蝶飞 宋兴怀 《内燃机与配件》 2024年第2期1-3,共3页
为解决某四缸柴油机振动大、曲轴信号质量差以及冷启动困难等问题,本文新设计了带减振功能以及曲轴信号盘的曲轴皮带轮。通过试验对曲轴系进行扭振测试,再采用示波器对曲轴信号质量进行测量和分析,同时验证整机冷启动性能。结果表明不... 为解决某四缸柴油机振动大、曲轴信号质量差以及冷启动困难等问题,本文新设计了带减振功能以及曲轴信号盘的曲轴皮带轮。通过试验对曲轴系进行扭振测试,再采用示波器对曲轴信号质量进行测量和分析,同时验证整机冷启动性能。结果表明不同固有频率的橡胶圈对应的曲轴系的扭振强度不同,且新方案能够解决信号丢失的问题。本文分析所得出的结果可为其他机型的扭转振动和信号质量优化提供设计以及试验依据。 展开更多
关键词 曲轴皮带轮 扭转振动 信号 固有频率 冷起动
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发动机曲轴断裂故障分析
8
作者 聂淑一 陈慧 《内燃机与配件》 2024年第5期71-73,共3页
随着柴油机发动机的爆压不断提高,发动机曲轴断裂的问题屡屡发生,成为发动机开发中的核心问题。本文以某1.9L直列四缸柴油机为例,通过有限元分析零件的实际失效状态,从而找到曲轴断裂的根本原因,并制定改进措施,为发动机设计人员分析曲... 随着柴油机发动机的爆压不断提高,发动机曲轴断裂的问题屡屡发生,成为发动机开发中的核心问题。本文以某1.9L直列四缸柴油机为例,通过有限元分析零件的实际失效状态,从而找到曲轴断裂的根本原因,并制定改进措施,为发动机设计人员分析曲轴断裂问题提供参考依据。 展开更多
关键词 曲轴断裂 有限元分析
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基于多体动力学的曲轴应力分析
9
作者 孙军 倪培相 +1 位作者 吕世杰 胡玉平 《内燃机与动力装置》 2024年第1期58-63,共6页
利用有限元法对某发动机锻钢曲轴进行多体动力学计算,分析曲轴在发动机实际工作过程中的应力分布,确定曲轴断裂原因。分析结果表明:正常情况下曲轴的第八曲柄臂与曲柄销过渡圆角处应力最大,为350.0 MPa;当第二主轴承螺栓松动时,第二曲... 利用有限元法对某发动机锻钢曲轴进行多体动力学计算,分析曲轴在发动机实际工作过程中的应力分布,确定曲轴断裂原因。分析结果表明:正常情况下曲轴的第八曲柄臂与曲柄销过渡圆角处应力最大,为350.0 MPa;当第二主轴承螺栓松动时,第二曲柄臂与曲柄销过渡圆角处应力最大,达977.4 MPa;第二主轴承螺栓脱落时,第二曲柄臂与曲柄销过渡圆角的最大应力达995.3 MPa。在主轴承螺栓松动或脱落的情况下,曲轴曲柄销圆角的最大应力远超曲轴材料的屈服强度,曲轴容易在此处产生裂纹并断裂。 展开更多
关键词 曲轴 断裂 有限元 多体动力学 应力
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功能材料介入对机车发动机曲轴磨损的影响及其机理研究
10
作者 程敢峰 白志民 +1 位作者 杨其明 曹琦 《高速铁路新材料》 2024年第1期14-19,共6页
磨损是影响机车发动机运行状况、使用效率、服役寿命、能源利用效率以及排放物水平的重要因素。研发了一种可以降低摩擦副磨损、具有在线修复功能、以天然硅酸盐矿物叶蛇纹石为主要组分的功能材料MAT(Metal surface Adaptive strengthen... 磨损是影响机车发动机运行状况、使用效率、服役寿命、能源利用效率以及排放物水平的重要因素。研发了一种可以降低摩擦副磨损、具有在线修复功能、以天然硅酸盐矿物叶蛇纹石为主要组分的功能材料MAT(Metal surface Adaptive strengthening Technology)。利用MAT开展了铁路机车发动机实车考核试验,在4台铁路内燃机车34个曲轴上开展了实车应用,发现MAT可以降低内燃机车曲轴摩擦对偶的磨损,实现了摩擦副的在线修复。研究认为:叶蛇纹石的层间滑动以及载荷支撑作用是降低摩擦阻力和磨损的主要因素;叶蛇纹石表面丰富的不饱和键和可交换阳离子、高温相变以及对磨损细颗粒的吸附是其对摩擦副在线修复形成减摩修复层的物质基础;功能组分的持续介入、摩擦热能-动能的协同作用以及磨损-修复的动态平衡是实现摩擦副工作状态不断优化的根本。 展开更多
关键词 内燃机 曲轴 磨损 修复 天然硅酸盐矿物
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四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中力学性能对比分析
11
作者 贾津耀 陈锋 +4 位作者 王志华 曹颜玉 张晓敏 杨风允 姬忠礼 《仪器仪表标准化与计量》 2024年第2期32-35,共4页
往复式压缩机在运行过程中的振动可能会导致仪器仪表损坏,研究振动问题对于仪器仪表保护具有重要意义。本文研究了四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中的力学性能,采用SOLIDWORKS软件建立模型,利用ANSYS软件对四拐与六拐曲轴进行静力学与模... 往复式压缩机在运行过程中的振动可能会导致仪器仪表损坏,研究振动问题对于仪器仪表保护具有重要意义。本文研究了四拐与六拐曲轴在往复式压缩机中的力学性能,采用SOLIDWORKS软件建立模型,利用ANSYS软件对四拐与六拐曲轴进行静力学与模态分析,探究了四拐与六拐结构对曲轴等效应力、变形量、固有频率与振型的影响。结果表明,六拐曲轴相对四拐曲轴等效应力分布更均匀,两种曲拐在轴颈与曲柄连接处以及曲柄两端均容易发生破坏。六拐曲轴在低速运行下易发生共振;而四拐曲轴由于固有频率较大、低阶振型扭转变形较小,因此抗振动性能更佳。研究结果可为四拐与六拐曲轴的选型设计提供指导。 展开更多
关键词 往复式压缩机 模态分析 静力学 曲轴
原文传递
考虑变速器结构影响的曲轴计算分析
12
作者 陈超 郑晓丰 +1 位作者 赵胜权 卢晶晶 《小型内燃机与车辆技术》 CAS 2024年第1期27-30,共4页
对某发动机传动链中的曲轴进行了仿真计算分析。考虑到曲轴后端双质量飞轮、离合器、变速器主轴、变速器壳体、油底壳等零部件刚度、转动惯量、弯矩对仿真计算分析结果产生影响,对零部件进行了模型缩减,优化了轴瓦型线,降低了热负荷、... 对某发动机传动链中的曲轴进行了仿真计算分析。考虑到曲轴后端双质量飞轮、离合器、变速器主轴、变速器壳体、油底壳等零部件刚度、转动惯量、弯矩对仿真计算分析结果产生影响,对零部件进行了模型缩减,优化了轴瓦型线,降低了热负荷、总压力及表面粗糙接触压力。仿真计算分析结果表明,曲轴最小疲劳因子满足设计要求。 展开更多
关键词 传动链 曲轴 模型缩减 疲劳因子
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基于响应面法和MOGA的重载曲轴形貌优化研究
13
作者 马文生 龚钞 +1 位作者 李方忠 刘春川 《机床与液压》 北大核心 2024年第1期79-86,共8页
重载曲轴是大型隔膜泵动力端的关键零部件之一,其强度对于整个动力端的平稳运行至关重要。而重载曲轴的失效形式往往是由于圆角处应力集中导致的疲劳破环。针对这一问题,从圆角处结构特征的角度出发,对曲轴进行形貌优化。通过静强度应... 重载曲轴是大型隔膜泵动力端的关键零部件之一,其强度对于整个动力端的平稳运行至关重要。而重载曲轴的失效形式往往是由于圆角处应力集中导致的疲劳破环。针对这一问题,从圆角处结构特征的角度出发,对曲轴进行形貌优化。通过静强度应力分析确定曲轴工作过程中的最危险工况,以此作为曲轴优化过程中的计算工况。以各圆角处的最大应力值和整体最大变形量为优化目标,以圆角处结构特征参数为设计变量,进行试验设计,基于Kriging插值法构建优化目标关于设计变量的响应面模型。最后,建立多目标优化模型,应用多目标遗传算法寻找非支配解解集。结果发现,优化解集中的曲柄斜面倾斜角都接近90°,这为今后的重载曲轴的结构设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 重载曲轴 形貌优化 静应力分析 Kriging插值法 多目标遗传算法
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某型柴油机曲轴开裂原因
14
作者 胡前城 李兵 周俊 《理化检验（物理分册）》 CAS 2024年第1期62-65,共4页
某型柴油机曲轴在运行过程中发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析等方法分析了曲轴开裂的原因。结果表明:该曲轴表面在含有硫、氯元素等腐蚀性介质的作用下发生了点腐蚀,过渡R处的... 某型柴油机曲轴在运行过程中发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析等方法分析了曲轴开裂的原因。结果表明:该曲轴表面在含有硫、氯元素等腐蚀性介质的作用下发生了点腐蚀,过渡R处的腐蚀坑成为疲劳源,在旋转和弯曲交变应力的作用下,腐蚀坑以疲劳的方式开裂并扩展,最终导致曲轴开裂。 展开更多
关键词 曲轴 点腐蚀 疲劳开裂 腐蚀介质
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基于Android的曲轴凸轮轴信号发生器上位机软件研发
15
作者 闫辉 王亚宁 +1 位作者 陈修龙 葛永琪 《科技创新与应用》 2024年第4期33-38,共6页
工程车曲轴、凸轮轴信号发生器需要上位机存储和管理波形配置参数,传统信号发生器的上位机一般为PC机,存在体积庞大不便于携带的缺点。针对该问题,采用Android智能手机作为上位机,设计基于蓝牙通信的曲轴、凸轮轴信号发生器上位机软件... 工程车曲轴、凸轮轴信号发生器需要上位机存储和管理波形配置参数,传统信号发生器的上位机一般为PC机,存在体积庞大不便于携带的缺点。针对该问题,采用Android智能手机作为上位机,设计基于蓝牙通信的曲轴、凸轮轴信号发生器上位机软件。波形配置参数采用云数据库存储,通过后台管理系统进行有效管理。用户只需在客户端中根据波形类型请求相应参数并通过蓝牙发送给信号发生器,大大提高设备的便携性,降低操作难度,节约信号发生器的片上资源。 展开更多
关键词 曲轴凸轮轴 信号发生器 上位机 ANDROID 软件研发
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针刺机曲轴传动装置的优化设计
16
作者 张俊 田现虎 《合成纤维》 CAS 2024年第2期48-52,共5页
在针刺法非织造布生产线中,为确保针刺设备的可靠、高效、稳定运行,减少往复运动组件产生的惯性力,通过理论计算与运动仿真,对针刺机往复运动组件工作过程的实际工况进行速度、加速度、位移分析,根据分析结果确定曲轴传动装置中曲轴偏... 在针刺法非织造布生产线中,为确保针刺设备的可靠、高效、稳定运行,减少往复运动组件产生的惯性力,通过理论计算与运动仿真,对针刺机往复运动组件工作过程的实际工况进行速度、加速度、位移分析,根据分析结果确定曲轴传动装置中曲轴偏心量、连杆长度的最优尺寸,从而为解决原针刺设备在高针频、大动程运行时振动较大的问题提供了一种方法。 展开更多
关键词 非织造布 针刺机 曲轴传动装置 针板 惯性力 振动
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基于HyperMesh的16V240ZJD型柴油机曲轴仿真分析
17
作者 周鹏 靳欢 +1 位作者 陈林 马凯 《内燃机与配件》 2024年第4期32-34,共3页
16V240ZJD型柴油机曲轴与主发电机连接,采用黄片式弹性联轴节,曲轴自由端装有簧片硅油减震器。曲轴作为柴油机最关键的运动部件之一,承载着周期性的变化载荷,在复杂的弯曲应力和扭转应力之下,使得曲轴的工作条件格外苛刻。曲轴的各项性... 16V240ZJD型柴油机曲轴与主发电机连接,采用黄片式弹性联轴节,曲轴自由端装有簧片硅油减震器。曲轴作为柴油机最关键的运动部件之一,承载着周期性的变化载荷,在复杂的弯曲应力和扭转应力之下,使得曲轴的工作条件格外苛刻。曲轴的各项性能对机车的安全性、密封性、耐久性等方面都会有影响。本文以16V240ZJD型柴油机曲轴为例,在UG|NX10.0软件中进行曲轴的三维建模,利用HyperMesh分析了单拐曲轴和1/2曲拐的位移和应力状态,为16V240ZJD型柴油机曲轴的结构优化设计提供参考依据。 展开更多
关键词 柴油机曲轴 UG|NX 有限元 HYPERMESH 应力 强度
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某发动机曲轴后油封异响分析
18
作者 张哲林 杨亚辉 +3 位作者 白国栋 朱运杰 谢棋 白奎 《内燃机与配件》 2024年第1期64-66,共3页
某发动机的曲轴后油封在整车工厂零公里处,在发动机怠速时有异响发生。本文通过对故障发动机的零部件进行拆解分析,并经过故障再现,确定异响机理为:油封本体耐负压指标不足,外加回油不畅,在油封自带的“泵吸效应”下,空气由发动机外部... 某发动机的曲轴后油封在整车工厂零公里处,在发动机怠速时有异响发生。本文通过对故障发动机的零部件进行拆解分析,并经过故障再现,确定异响机理为:油封本体耐负压指标不足,外加回油不畅,在油封自带的“泵吸效应”下,空气由发动机外部进入发动机内腔,在油封唇口处发生油封唇口与曲轴的干摩擦声,并伴随有空气流过的口哨声,导致异响发生。为了解决该异响问题,对曲轴后油封本体结构及回油结构进行调整优化。经过试验验证,整改方案确认有效。本次分析为问题的关闭,以及后续新项目的油封设计选型及布置提供了宝贵经验。 展开更多
关键词 曲轴后油封 异响 解决方案
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曲轴加工表面粗糙度的影响因子浅析
19
作者 龚顺行 何聪 莫瑜 《汽车制造业》 2024年第1期16-17,共2页
曲轴的旋转是发动机的动力源,其表面粗糙度作为加工质量的重要评价特征,研究其影响因子具有重要意义。本文主要介绍曲轴的毛坯金相、抛光工艺、抛光机等因素对曲轴表面粗糙度的影响,通过分析其失效机理并对相关过程加以控制,实现了表面... 曲轴的旋转是发动机的动力源,其表面粗糙度作为加工质量的重要评价特征,研究其影响因子具有重要意义。本文主要介绍曲轴的毛坯金相、抛光工艺、抛光机等因素对曲轴表面粗糙度的影响,通过分析其失效机理并对相关过程加以控制,实现了表面粗糙度的改善。 展开更多
关键词 曲轴 表面粗糙度 金相 工艺
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船用中速柴油机曲轴磨损故障分析及预防
20
作者 何宝锋 《模具制造》 2024年第4期228-230,共3页
柴油机是船舶的动力系统,其质量关系到整个船舶的性能。曲轴作为重要的核心零部件,长期以来作为国内外柴油制造厂家将曲轴作为研究的重点。曲轴作为柴油机的组成部分,表面承受很大的压力,轴颈散热能力差导致材料磨损。因此,必须进行检查... 柴油机是船舶的动力系统,其质量关系到整个船舶的性能。曲轴作为重要的核心零部件,长期以来作为国内外柴油制造厂家将曲轴作为研究的重点。曲轴作为柴油机的组成部分,表面承受很大的压力,轴颈散热能力差导致材料磨损。因此,必须进行检查,进行预防,减少事故的发生。围绕中速柴油机曲轴的磨损故障展开讨论,常见损伤有磨损、裂纹等,分析故障的处理措施,提出曲轴磨损故障的预防技术。 展开更多
关键词 中速柴油机 曲轴 磨损 裂纹
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