外文翻譯譯文---裝載機的驅(qū)動橋半軸使用壽命

1、<p><b>　　中文2885字</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　出處：Strength of Materials, 1972, 4(10): 1258-1262</p><p>　　裝載機的驅(qū)動橋半軸使用壽命</p><p>　　A.A.Puz

2、ankov UDC 621.869.4:62-19</p><p>　　在新機械設(shè)計中，必須進行非常精確的強度計算。在投入生產(chǎn)之前通過一系列的測試來檢查有關(guān)這些使用壽命的問題。然而，這些測試仍然難以顯示出所有可能的機械缺陷，通常情況下機器是帶著部分的不足就投入了生產(chǎn)。</p><p>　　一個小型的ÉP - 10

3、3型電動裝載機的典型案例是關(guān)于驅(qū)動橋半軸的問題（見圖1）。這些機器負載能力為1噸，目的在于裝載機械、卸載、運輸、貯存與包裝貨物。這些裝載機的一個明顯特點是其高機動性，它的成功在很大程度上是由于大大減少（通過與汽車比較負載能力）的基礎(chǔ)和應(yīng)變片;裝載運輸距離比較短，同時驅(qū)動橋經(jīng)常需要返轉(zhuǎn)。</p><p>　　在兩分鐘的平均持續(xù)時間與工作的循環(huán)中，加載人員執(zhí)行以下操作：首先接近負載物料堆，鏟起物料，向后移動，負載運輸

4、到存放地點（相當(dāng)頻繁的執(zhí)行此反向移動的命令，在擁擠的條件下不可能轉(zhuǎn)向移動），鏟起物料，逆轉(zhuǎn)并返回。在留院觀察的64個電動裝載機驅(qū)動橋半軸使用壽命的調(diào)查中，44個半軸在兩年內(nèi)出現(xiàn)故障，35個情況比較糟糕，9個是由于法蘭圓角的問題。斷裂的外部表現(xiàn)為疲勞損壞。 </p><p>　　產(chǎn)品使用壽命的分布符合對數(shù)法則，這能夠從圖1中看出來，圖1表示此類型的分布概率。代表這個類型的使用壽命關(guān)系規(guī)律剛在期刊上被發(fā)表。使用一些知

5、名定理[1]，數(shù)學(xué)期望（=1424h)和均方偏差(δ=1114h)相應(yīng)地計算半軸的壽命。與裝載壽命(10,000h)相比較，被調(diào)查的疲勞壽命明顯不足。</p><p>　　在裝載設(shè)計過程中，驅(qū)動橋半軸的強度是與靜態(tài)負載相匹配的（如電動裝載機的操作進程);計算表明最薄弱的橫截斷面處的最大切向應(yīng)力(沿凹線)不應(yīng)該超出τ=1504kg/cm2，而對于經(jīng)過熱處理的40h鋼來說，其安全應(yīng)力值是[τ] = 2400kg/cm

6、2。</p><p>　　在典型的使用壽命條件下，驅(qū)動橋加載特征可由作用在驅(qū)動板橋上靜態(tài)分布的應(yīng)力表示,生產(chǎn)率，一個往返循環(huán)周期(用與不用與裝載),每一次電氣驅(qū)動半橋的次數(shù)(或者每個工作循環(huán)),裝載機的承載能力和時間的作用因素。這些特點的意義就在于可以在使用壽命條件下通過動態(tài)實驗測得,同時計算裝載的時間。 </p><p>　　從動態(tài)試驗中通過驅(qū)動半橋能夠很明顯地得到扭矩

7、。通過整流器[2]信號經(jīng)應(yīng)變儀被傳送了到8ANCh-7M放大器并靈活地被放大50m長。放大器和N-107示波器仍然被保留了這些數(shù)據(jù)。</p><p>　　測量表明,在工作循環(huán)期間，驅(qū)動板橋的裝載是一個隨機過程,其特點是大扭矩,開始的轉(zhuǎn)矩,上面記錄著整個時期中一個方向上持續(xù)不斷的運動(除了遇到熱負荷及裝載機制動、扭矩變小到零并改變標記),和一個3-5cps的頻率段(圖2)。</p><p>

8、　　蘇聯(lián)鐵路科學(xué)研究所，斯維爾德洛夫斯克，翻譯自Problemy pp Prochnosti期刊，10號，98-101頁,1972年10月。原文提交于1971年6月29日。</p><p>　　1973年的出版社一個部門,紐約17街西227號，N.Y.10011.保留所有權(quán)。未經(jīng)允許，這篇文章不能被以任何目的進行傳播。每篇文章的使用應(yīng)為出版者付$ 15元。</p><p>　　圖1 驅(qū)動橋

9、半軸(1)使用壽命曲線的繪制和在工作條件下切向應(yīng)力(2)振幅</p><p>　　對裝載機使用壽命條件的示波圖和數(shù)據(jù)的初步分析，同時還有關(guān)于記錄的靜態(tài)分析，導(dǎo)致了以下工作周期的圖樣。</p><p>　　當(dāng)開始往返時，極限壓力被分開處理。平均來說,這些壓力的對稱和序貫特點允許幅度分布被作為交變對稱載荷來對待。</p><p>　　運動過程中舉升、制動、在窄頻段內(nèi)不同

10、的計算速度。這些壓力的記錄,通常是穩(wěn)態(tài)的,并分析稱為對稱幅。</p><p>　　電氣裝載機驅(qū)動橋半軸應(yīng)力振幅，組成開始時和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力使用壽命的總和,可以將其近似精確表示成標準的法規(guī)規(guī)范(圖1、2)。</p><p>　　通過時間參數(shù)進行統(tǒng)計分析,工作循環(huán)周期的數(shù)學(xué)期望及均方偏差被確定,連同前后運動周期,以及期間裝載機的電動機運行的次數(shù)。</p><p>　　在運作期

11、間，驅(qū)動橋半軸應(yīng)力的頻譜持續(xù)進行,計算應(yīng)力幅度分布和時間結(jié)果,由于補償統(tǒng)計參數(shù),給出了表3中該區(qū)域2、4界曲線。它顯示了在這些條件下電動裝載機驅(qū)動橋半軸的數(shù)據(jù),應(yīng)力交變扭轉(zhuǎn)超過設(shè)計值,也明顯超過了疲勞極限。因此，為了計算機器的部分疲勞強度，必須考慮到疲勞損傷的累積。這些計算所需的參數(shù), 可以從試驗臺的試驗中全面獲得的驅(qū)動橋半軸的參數(shù)中得到。</p><p>　　在UM-4[3]類型的測試機床中進行試驗臺試驗，同時

12、由于共振激發(fā)出一個對稱扭矩。</p><p>　　通過自由十字塊2的振動共振，裝載載荷得以實現(xiàn)(圖4)并連接到測試的第1部分。通過驅(qū)動橋半軸測功機4和特殊的離合器，扭矩從駕駛十字塊3傳到驅(qū)動橋半軸,刪除圓周長槽周圍的間隙。十字片的振動頻率是25Hz。扭矩的放大和裝載驅(qū)動程序,通過感應(yīng)變片由電子驅(qū)動程序連接上測試機器。</p><p>　　驅(qū)動橋半軸被測試直到它們接受完全的失敗，剛度的流失，

13、自由十字塊地振動總是停止，通過一個幾次因素驅(qū)動橋十字塊的停止。</p><p>　　在裝載穩(wěn)定模型中試驗臺的試驗的結(jié)果在(圖曲線3)中呈現(xiàn)出來。</p><p>　　疲勞壽命的計算是基于假設(shè)線性總和的損壞。壽命低于疲勞極限時通過延伸疲勞曲線得到表達[圖4]。</p><p>　　在E.G.Buglov指導(dǎo)下，通過烏克蘭機械研究學(xué)院該測試得以進行。</p>

14、<p>　　圖2 波形的扭矩適用于半軸</p><p>　　應(yīng)力超過0.5τ 就被視為損害[5]。在頻譜范圍內(nèi)操作壓力(rmin=0.5τ= 4.5 kg/mm2;Max= 32 kg/mm2)比較與指數(shù)規(guī)律相似。譜表達式是Ф= 和疲勞曲線方程N(τ)= 1.275.。</p><p>　　在裝載壽命期限內(nèi)驅(qū)動橋半軸壽命經(jīng)過計算，其變化在于1107~1913 h。在比較分析了

15、以前經(jīng)過計算的疲勞壽命,可以看到,它們是非常相近地符合。</p><p>　　疲勞極限的最低值，發(fā)現(xiàn)(同一材料[6]的普通的疲勞極限的最低值)表明不足以承受用40Kh鋼的強度能力。</p><p>　　經(jīng)制造技術(shù)的疲勞強度沒有超過30 HRC，這顯然是ÉP-103電氣裝載型驅(qū)動橋半軸疲勞強度最低值其中的一個原因所在。</p><p>　　經(jīng)過大量的調(diào)查有必

16、要提高40Kh鋼的硬度到42-45HRC。疲勞極限б的依賴能力在[7]表示出來,б的最大值達到42-45HRC（鋼含有0.40%-0.45%的碳）。不是25—30HRC鋼給出的б小值。</p><p>　　這種鋼的β的有效濃度的依賴能力在[8]可見。這種濃度β占了25 - 35HRC的剛度的最大意義，也無法繼續(xù)增長(超過35HRC)。關(guān)于這種材料的敏感方向的微觀結(jié)構(gòu)的材料在[8]中可見。例如,在U8和45鋼中，從

17、索氏體到馬氏體過渡(生產(chǎn)驅(qū)動橋半軸曲線上升,上升到馬氏體結(jié)構(gòu)）增加了42-45%的疲勞強度，同時通過率達到140-182%。會和性的結(jié)構(gòu)有最低的疲勞強度，見[7]。</p><p>　　以期提高壽命的半軸，我們進行了一些試驗實驗，研究裝載機驅(qū)動橋半軸線性理論來計算它的使用壽命，以及和40Kh鋼的硬度增加的影響關(guān)系。</p><p>　　通過采取六組，總?cè)萘窟_30000個周期試驗中發(fā)現(xiàn)在驅(qū)動

18、橋半軸的使用壽命內(nèi)，裝載的變化呈現(xiàn)出一個穩(wěn)定的變化周期。經(jīng)過熱處理使之強度達到46-48 HRC，生產(chǎn)和實驗被測試，達到一個比較好的微觀結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　這些測試的結(jié)果表明，實驗中的驅(qū)動橋半軸的疲勞壽命比生產(chǎn)模型中高2.23倍。生產(chǎn)中的驅(qū)動橋半軸經(jīng)過計算的疲勞極限數(shù)學(xué)期望(curve 1,Fig.5）A = 1.45，實驗中的模型(curve 2,Fig.5)A = 1.48.由于疲勞曲線的缺乏，在同

19、樣的使用壽命條件下，實驗中的驅(qū)動橋半軸的疲勞損傷用來與生產(chǎn)中的標準進行比較。</p><p>　　圖3 半軸負荷和疲勞壽命的研究結(jié)果：1）程序化測試中裝載的變化；2，4）在驅(qū)動橋半軸使用壽命期限內(nèi)裝載能力的變化；3）生產(chǎn)中半軸的疲勞曲線</p><p>　　圖4 用于電動裝載機驅(qū)動橋半軸的機構(gòu)描述</p><p>　　圖5 經(jīng)計算的標準生產(chǎn)(1)及實驗中(2)驅(qū)動橋

20、半軸半軸損傷描述</p><p>　　圖6 驅(qū)動橋半軸損壞</p><p>　　應(yīng)該注意的是,生產(chǎn)中的驅(qū)動橋半軸特點是由在橋的半軸中心開始大量的裂紋發(fā)展開來到光滑部分(圖6),經(jīng)提高（熱處理)的驅(qū)動橋半軸只有更少的裂紋,但這些法展開來到光滑的部分。生產(chǎn)和實驗中的驅(qū)動橋半軸的裂縫開展的相對時間，通常是不短于使用壽命的80 - 90%。</p><p>　　通過增加40

21、Kh鋼的剛度和將索氏體以導(dǎo)向的方式替換為索氏體(鐵素體包括在內(nèi)）,驅(qū)動橋半軸的使用壽命平均增長2.23倍。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.I.B.Gertsbakh，Kordonskii，損傷的模型[俄羅斯],Sovetskoe,莫斯科(1966).</p><p>　　2.“關(guān)于運動車輛滾子軸承的問題”

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