曲軸工作時,軸頸主要受扭轉(zhuǎn)，曲柄臂主要受彎曲
曲軸常見的斷裂形式，是在軸頸圓角處發(fā)生雙向彎曲疲勞，致使連桿軸頸圓角處與曲軸壁連接部分發(fā)生斷裂。即是曲軸發(fā)生在該部位折斷的一個實例。斷裂后的斷口,示具有明顯的疲勞破壞逐漸發(fā)展的白亮特征。
曲軸的受力情況十分復(fù)雜,它承受著氣體爆發(fā)力、運動件的慣性力,各種振動以及與機體軸承等約束情況有關(guān)的反作用力,與被帶動裝置的反作用力等。
曲軸工作時,軸頸主要受扭轉(zhuǎn)，曲柄臂主要受彎曲。這些載荷是周期性變化的,，近似地可看作脈動循環(huán)載荷。當曲柄處于上止點附近承受較大爆發(fā)壓力時，曲柄臂承受較大彎矩,使曲柄臂與軸頸過渡圓角處產(chǎn)生很大的應(yīng)力。當此應(yīng)力超過曲軸的疲勞極限時，即會導致彎曲疲勞裂紋的出現(xiàn).這是因為在這些位置抵抗彎矩的斷面面積小，而該處恰恰又承受了較大彎矩形成的應(yīng)力峰。
由于連桿軸頸比主軸頸細，所以連桿軸頸圓角過渡處相對剛性較差,疲勞源更易在連桿軸頸圓角過渡處首先發(fā)生.當一側(cè)發(fā)生疲勞源后,隨著疲勞區(qū)的擴展,在對側(cè)軸頸圓角處便承受了更大的應(yīng)力.
由于應(yīng)力集中急劇增加,當應(yīng)力超過疲勞極限時,便會產(chǎn)生次生疲勞源,并不斷擴展.通常裂紋是在運轉(zhuǎn)中逐漸擴展的,到達一定時候才會突然折斷。
在折斷面上觀察時,常會發(fā)現(xiàn)暗褐色部分,這雖然是舊裂紋。光澤發(fā)亮的組織,才是發(fā)展到后來突然折斷的痕跡。
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