戴如勇
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于中奇
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刘忠伟
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唐亮
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詹科
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姜传海
机械工程材料
对渗碳淬火18CrNiMo7-6钢分别进行了不同强度的一次喷丸和二次喷丸处理,研究了其喷丸后残余应力、晶粒尺寸、奥氏体含量、显微硬度及表面粗糙度.结果表明:二次喷丸工艺可以在一次喷丸的基础上进一步提高其表面残余压应力,优化显微组织,降低表层残余奥氏体含量,提高表面显微硬度,同时可以有效降低表面粗糙度.
关键词:
喷丸强化
,
残余压应力
,
显微组织
,
表面粗糙度
王燕礼
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朱有利
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刘忠伟
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唐亮
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160410
HXD1型电力机车的牵引电机转轴和小齿轮轴采用圆锥过盈配合传动结构（下称转轴组件），使用中该组件出现了早期断裂失效。本文通过理化检测、断口和配合面宏／微观形貌观察等失效分析技术对失效组件进行了分析。结果表明，材料成分、组织和显微硬度正常，小齿轮轴和电机转轴的失效形式分别为高周疲劳断裂和微动疲劳断裂。造成组件失效的原因和过程是，小齿轮轴近齿端油槽－油孔交界线处有较大的结构应力集中，油槽底部周向加工刀痕造成附加应力集中，在应力集中和旋转弯曲疲劳载荷作用下油孔边两个应力集中点萌生了疲劳裂纹并扩展；随小齿轮轴裂纹的不断扩展转轴组件结构刚度减小，继而诱发了与小齿轮轴匹配的电机轴配合面的微动疲劳，电机轴疲劳裂纹萌生于微动区的边缘处；电机转轴先于小齿轮轴完全断裂。基于本文的分析结果提出了提高组件抗疲劳断裂的技术措施。
关键词:
机车
,
转轴组件
,
应力集中
,
微动疲劳
,
高周疲劳
,
圆锥过盈配合
朱有利
,
王燕礼
,
唐亮
,
刘忠伟
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160005
HXD1机车牵引电机小齿轮轴的两个疲劳源位于齿轮轴大端油槽－油孔交界处，相对于油槽谷底直径平面呈反对称分布，且不在油槽谷底。为深入研究应力在疲劳裂纹源萌生位置和裂纹萌生过程中的作用，本文基于有限元法建立了HXD1机车牵引电机转轴组件有限元细节应力分析模型，分析了在齿轮副啮合力作用下小齿轮轴的细节应力及分布状态。计算结果表明：小齿轮轴大端油孔两侧的两个应力集中点关于油槽谷底直径平面呈现反对称分布，这与裂纹源的实际位置吻合；从小齿轮轴锥端向齿端观察，油孔左侧应力集中点第一主应力值较右侧大（约26 MPa），这一区别导致左侧首先萌生疲劳裂纹的概率增大，该分析结果与失效小齿轮轴失效样本统计分析结果吻合。计算结果证实，油槽－油孔交界处呈反对称分布的应力集中在小齿轮轴的疲劳裂纹萌生过程中起决定性作用，建议采用表面机械强化的方法在两个疲劳危险点引入适当的残余压应力，以改善小齿轮轴的抗疲劳性能。
关键词:
机车齿轮轴
,
应力集中
,
疲劳断裂
,
有限元分析
