輪機維護與修理 第四章(培訓(xùn)教材)

Chapter4船機零件的疲勞破壞

（FatigueFracture）柴油機許多零件（如曲軸、活塞、缸蓋、齒輪、連桿螺栓等）承受著交變載荷的作用，經(jīng)過長時間運行后會發(fā)生斷裂，而在這些斷裂中，疲勞斷裂占到了80～90％。交變應(yīng)力→疲勞破壞16:31Chapter4船機零件的疲勞破壞

（FatigueFracture）重點：疲勞破壞的機理難點：氣缸蓋和曲軸的疲勞破壞要求掌握的知識點：疲勞破壞的定義疲勞斷裂的過程零件材料的疲勞強度與哪些因素有關(guān)？高溫疲勞和熱疲勞16:31

§4-1金屬疲勞破壞

§4-2柴油機氣缸蓋（Cylinderhead）的疲勞破壞

§4-3曲軸（Crankshaft）的疲勞破壞☆練習(xí)題本章主要內(nèi)容16:31§4-1金屬疲勞破壞3疲勞斷裂的特點4影響疲勞強度的因素1.1定義1.2疲勞斷裂的種類1.3疲勞抗力指標1疲勞斷裂的概述2.1疲勞斷裂的斷口特征2.2疲勞斷裂的過程2疲勞斷裂的機理16:311.1疲勞斷裂定義疲勞斷裂：零件或材料在交變載荷長時間作用下，在應(yīng)力<b(甚至<s)情況下，產(chǎn)生裂紋或突然斷裂這種現(xiàn)象，稱為～。說明：（1）應(yīng)力：機械應(yīng)力和熱應(yīng)力（交變）。交變應(yīng)力：大小、方向隨時間發(fā)生周期性變化的應(yīng)力，由交變載荷引起。平均應(yīng)力：σm=(σmax+σmin)/2應(yīng)力幅值：σa=(σmax-σmin)/2應(yīng)力循環(huán)特征：ｒ=σmin/

σmax；當(dāng)ｒ=-1時，為對稱循環(huán)。（2）破壞：裂紋和斷裂。16:311.1疲勞斷裂定義（3）疲勞斷裂特征：（零件發(fā)生疲勞斷裂時具有以下特征）①零件是在交變載荷作用下經(jīng)過較長時間的使用；②斷裂應(yīng)力小于抗拉強度σb，甚至小于屈服強度σs；③斷裂是突然的、無任何先兆；④斷口形貌特殊，斷口上有明顯不同的區(qū)域；⑤零件的幾何形狀、尺寸、表面質(zhì)量和表面受力狀態(tài)等均直接影響零件的疲勞斷裂。16:311.2疲勞斷裂的種類1）根據(jù)應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)分：★高周疲勞破壞特點：小，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大（>105）,最常見（曲軸、彈簧等斷裂）。★低周疲勞破壞特點：應(yīng)力大（>s）,低頻加載，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)104～105（如壓力容器、高壓管道等的斷裂破壞）2）根據(jù)工作環(huán)境等分類：★熱疲勞：因零件受溫度變化引起熱應(yīng)力反復(fù)作用造成的疲勞破壞。如缸蓋疲勞裂紋?！锔g疲勞：由于交變應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用而導(dǎo)致的疲勞破壞?！锝佑|疲勞破壞：由于接觸應(yīng)力的反復(fù)作用，導(dǎo)致形成金屬剝落，形成麻點。如滾動軸承、齒輪等的破壞?！锲渌谛问剑喝缃佑|疲勞、微動磨損疲勞和激冷疲勞等。3）按應(yīng)力種類分：彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞、復(fù)合疲勞等。16:311.3疲勞抗力指標表征零件材料抗疲勞性能的力學(xué)參數(shù)，主要有：1）疲勞極限2）過載抗力3）疲勞缺口敏感度16:311）疲勞極限疲勞極限（MPa）：當(dāng)應(yīng)力低于某一數(shù)值時，循環(huán)無限次，材料也不會發(fā)生疲勞斷裂，該應(yīng)力稱為材料的疲勞極限。材料的疲勞極限由試驗測定：例如，常溫下的碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵，在n達107后曲線出現(xiàn)水平階段。所以這類材料是以N＝107時不斷的最大應(yīng)力作為疲勞極限。16:312）過載抗力過載抗力：衡量過載對材料疲勞抗力的影響指標。例如，柴油機緊急剎車、起動或超負荷運轉(zhuǎn)等。過載危害：不適當(dāng)過載（包括過載的大小和過載循環(huán)次數(shù)的多少）將會造成過載損傷，降低材料疲勞極限，導(dǎo)致零件疲勞破壞。原因：過載引發(fā)材料內(nèi)部微裂紋擴展達到了一定尺寸，在過載后的正常運轉(zhuǎn)中不斷擴展導(dǎo)致疲勞斷裂。因零件短時間過載不可避免，故零件選材時宜選用過載抗力較高材料。16:313）疲勞缺口敏感度零件表面開鍵槽、油孔、螺紋等各種缺口時，會在缺口根部產(chǎn)生應(yīng)力集中，使材料疲勞強度降低。疲勞缺口敏感度：g＝（Kf－1）/（Kt－1）式中：Kt——靜力理論應(yīng)力集中系數(shù)，Kt＝σmax

/σ；

Kf——疲勞應(yīng)力集中系數(shù)，Kf＝σ－1／σ－1n

。Kt：與缺口的幾何形狀、尺寸及缺口曲率半徑有關(guān)，與材料性能無關(guān)。Kt值可從機械工程手冊中查得。Kf：與缺口的形狀、尺寸和材料性能有關(guān)。Kf值由材料試驗所得。在中等強度范圍內(nèi)，材料強度越高，Kf值越大，一般Kf≤Kt。當(dāng)Kf＝Kt時，g＝1，表示此時疲勞應(yīng)力集中最嚴重，缺口最敏感；當(dāng)Kf＝1時，σ－1＝σ－1n，則g=0，表示零件雖有缺口但不影響材料σ－1，缺口最不敏感。材料的缺口敏感度g

在0～1之間。g值越小，缺口越不敏感。鑄鐵對缺口極不敏感，g＜0.1；一般結(jié)構(gòu)鋼對缺口較為敏感，g＝0.55～0.80。16:312疲勞斷裂的機理2.1疲勞斷裂的斷口特征2.2疲勞斷裂的過程16:31

2.1疲勞斷裂的斷口特征零件或構(gòu)件疲勞斷裂后，斷口形貌呈現(xiàn)從裂紋產(chǎn)生到裂紋擴展，直至斷裂的全過程?？筛鶕?jù)斷口形貌特征來分析零件的斷裂原因。彎曲疲勞斷裂和扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂宏觀形貌，分為三個區(qū)域：（1）疲勞源用肉眼或低倍放大鏡在斷口上可找到一個或多個疲勞裂紋的開始點，稱為疲勞源。疲勞源一般出現(xiàn)在零件表面或近表面處。（2）裂紋擴展區(qū)呈光滑狀或貝紋狀，一般占較大面積。光滑狀是兩斷裂表面長時間互相研磨所致；貝紋是負荷變化時裂紋前沿線擴展遺留下的痕跡。貝紋從疲勞源開始后向四周擴展并與裂紋擴展方向垂直。（3）最后斷裂區(qū)域稱脆斷區(qū)零件瞬間突然斷裂，斷口晶粒較粗大，與發(fā)暗的裂紋擴展區(qū)明顯不同。脆性材料呈結(jié)晶狀；塑性材料呈纖維狀。交變應(yīng)力反復(fù)作用微觀疲勞裂紋裂紋擴展（時而擴展，時而停止）承載面積減少最后斷裂。⊕16:31彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂的宏觀形貌16:312.2疲勞斷裂的過程疲勞斷裂過程三個過程：1)疲勞裂紋的形成：形成部位：應(yīng)力最大、薄弱環(huán)節(jié)。在截面突變、有切槽的地方、加工缺陷處等有較大應(yīng)力集中。2)疲勞裂紋的擴展：第一階段：切向擴展階段。沿最大切應(yīng)力（與正應(yīng)力成45°角）的方向金屬內(nèi)部擴展，深度較淺(0.1mm)，擴展速度很小。第二階段：裂紋改變方向，沿與正應(yīng)力垂直方向擴展，正應(yīng)力對裂紋的擴展起重要作用。3)疲勞斷裂最后斷裂區(qū)的面積與所受載荷有關(guān)，面積大，說明過載越重。當(dāng)其面積小于斷口面積的一半時，說明零件無過載或過載很小。⊕

16:313疲勞斷裂的特點1)突發(fā)性：斷裂前無明顯的塑變；2)疲勞斷裂前零件一般經(jīng)較長時間的使用；3)工作應(yīng)力小于材料的強度極限，甚至小于屈服強度；4)零件的幾何形狀、尺寸、表面質(zhì)量和表面受力狀態(tài)直接影響零件的疲勞斷裂；5)斷口形貌特殊：分三個區(qū)（每個區(qū)對應(yīng)一個過程）。①疲勞源：一般出現(xiàn)在零件的表面。一般有1～2個。②裂紋擴展區(qū)：呈貝紋狀，是裂紋擴展留下的痕跡。③最后斷裂區(qū)：晶粒粗大。所占面積越大，超過斷口面積一半以上，說明零件承受嚴重的過負荷，其壽命也越短。若所占面積較小，小于斷口面積之半時，說明零件無過載或過載很小。在相同條件下，高應(yīng)力狀態(tài)零件最后斷裂區(qū)面積大于低應(yīng)力狀態(tài)零件；疲勞源數(shù)目不同，單相彎曲僅有1個，雙向彎曲有2個；最后斷裂區(qū)形狀不同，單相彎曲與扭轉(zhuǎn)彎曲相比，后者的疲勞源與最后斷裂區(qū)相對位置發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時由于零件上缺口應(yīng)力集中的影響較大，最后斷裂區(qū)很小且與零件斷面呈同心狀。16:3116:3116:3116:314影響疲勞強度的因素外部因素：零件的形狀、尺寸、表面粗糙度和使用條件等；內(nèi)部因素：材料的成分、組織、夾雜物和表面應(yīng)力狀態(tài)等。疲勞強度是零件設(shè)計、選材和制訂加工工藝時的重要參數(shù)，直接關(guān)系到零件使用壽命。主要包括：4.1應(yīng)力集中4.2表面狀態(tài)和尺寸因素4.3使用條件4.4材料的成分、組織和夾雜物16:314.1應(yīng)力集中應(yīng)力集中引起的疲勞破壞居所有導(dǎo)致疲勞失效因素中的首位。試驗表明，零件上缺口引起應(yīng)力集中使疲勞極限降低，缺口越尖銳，降低越嚴重。16:314.2零件加工的表面狀態(tài)和尺寸因素1）表面狀態(tài)：指表面粗糙度、表面成分和性能的變化、表面殘余應(yīng)力等。粗糙度：表面粗糙→σ-1↓。如鋼、鋁合金粗車σ-1比拋光低10～20％。表面強化處理：表面強化零件表面化學(xué)成分和組織變化→表面機械性能變化。如經(jīng)滲碳或氮化處理光滑鋼試樣彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞極限↑15％～100％；缺口試樣經(jīng)滲碳或氮化處理疲勞極限↑達230％～300％。柴油機曲軸采用此種強化工藝。表面變形強化：處理使表面塑性變形抗力增加，在表面層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力，提高疲勞極限。滾壓、噴丸等工藝用來提高零件的疲勞極限。2）疲勞強度的尺寸效應(yīng)：材料尺寸↑→σ-1↓，強度越高疲勞極限下降越快。該現(xiàn)象稱為～。原因是：疲勞源于表面，尺寸↑→表面積↑→表面疲勞破壞概率↑。（加工尺寸大1倍的曲軸，價格增加決不止1倍。）16:314.3使用條件1）過載：過載將造成過載損傷，材料的疲勞極限↓。2）使用溫度：溫度↑→材料疲勞極限↓，溫度↓→疲勞極限↑。但溫度過低材料變脆→材料疲勞極限↓。3）環(huán)境介質(zhì)：零件在腐蝕介質(zhì)中工作時的零件表面被腐蝕形成缺口，產(chǎn)生應(yīng)力集中而使零件材料的疲勞極限下降。16:314.4材料的成分、組織和夾雜物一定條件下凡使材料的強度提高的因素，一般來說也可使其疲勞強度提高。1）熱處理：熱處理對材料疲勞強度的影響>>材料成分對疲勞強度的影響。2）除雜鋼中的非金屬夾雜物是產(chǎn)生疲勞裂紋的發(fā)源地，鋼中的夾雜物越少其疲勞強度越高?！?6:31§4-2柴油機氣缸蓋（Cylinderhead）的疲勞破壞1.1高溫疲勞1.2熱疲勞1.3提高抗熱疲勞的途徑1高溫疲勞和熱疲勞2.1底面（觸火面）裂紋2.2冷面（觸水面）裂紋2.3外表面裂紋2氣缸蓋的疲勞破壞16:311.1高溫疲勞定義：零件在高于材料的0.5Tm（Tm用絕對溫度表示的熔點）或高于其再結(jié)晶溫度時，受到循環(huán)交變應(yīng)力作用所引起的疲勞破壞。汽輪機和燃氣輪機葉輪和葉片、柴油機排氣閥等處于該工作狀態(tài)。原因：在高溫下，材料持久強度、蠕變極限、疲勞極限均下降。中溫疲勞：高于常溫，低于0.5Tm的疲勞稱為中溫疲勞。◎16:31高溫疲勞的特點1）高溫疲勞曲線中不出現(xiàn)（圖4－4）水平部分交變應(yīng)力循環(huán)周次↑→疲勞極限↓。故高溫下材料疲勞極限用規(guī)定循環(huán)周次下的疲勞極限表示，一般取5×107或108次。2）高溫疲勞總伴隨蠕變發(fā)生溫度↑→蠕變↑→疲勞和蠕變交互作用↑。不同材料發(fā)生蠕變溫度不同，當(dāng)材料溫度高于0.3Tm時蠕變顯著發(fā)生。例如碳鋼溫度超過300～350℃，合金鋼溫度超過350℃～400℃時發(fā)生蠕變，引起材料疲勞極限急劇降低。實驗表明：溫度↓→材料蠕變極限、持久強度>疲勞極限。溫度↑→材料蠕變極限、持久強度和疲勞極限↓。但蠕變極限、持久強度↓速度>>疲勞極限。當(dāng)溫度較低時，材料以疲勞破壞為主；溫度較高時，以蠕變破壞為主。

16:311.2熱疲勞1）熱應(yīng)力2）熱疲勞16:311）熱應(yīng)力柴油機工作時：缸蓋外表或冷面溫度：60～80℃，而觸火面的高溫區(qū)的溫度為400～480℃。由觸火面?zhèn)鱽淼臒崃勘焕鋮s水帶走，冷卻水溫度為70℃左右。觸火面受熱膨脹，但受外表面或冷面的制約，結(jié)果外表面或冷面受拉，而觸火面受壓。由于缸蓋的材料鑄鐵在高于350℃時，抗蠕變能力下降，導(dǎo)致壓縮蠕變，使壓應(yīng)力下降，應(yīng)力得到松弛。停車后：觸火面溫度降低，在溫度尚未達到環(huán)境溫度時，材料所受的壓縮應(yīng)力就已經(jīng)消失完畢。當(dāng)溫度繼續(xù)降低時，產(chǎn)生了拉應(yīng)力。低頻熱應(yīng)力→裂紋產(chǎn)生部位：缸蓋在“加熱—冷卻”的多次循環(huán)后，交變的熱應(yīng)力就會導(dǎo)致觸火面疲勞裂紋產(chǎn)生。（低頻熱應(yīng)力）因此，缸蓋疲勞裂紋產(chǎn)生的主要原因是熱負荷過高。

16:311）熱應(yīng)力的幾個概念根據(jù)熱應(yīng)力與時間關(guān)系分定常熱應(yīng)力和不定常熱應(yīng)力。定常熱應(yīng)力：指不隨時間變化的熱應(yīng)力。柴油機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，零件溫度處于熱穩(wěn)定狀態(tài)。由冷態(tài)→熱穩(wěn)定狀態(tài)，燃燒室零件上的熱應(yīng)力為～。不定常熱應(yīng)力：指隨時間變化的熱應(yīng)力。根據(jù)熱應(yīng)力變化頻率分為：高頻熱應(yīng)力與低頻熱應(yīng)力。高頻熱應(yīng)力：柴油機運轉(zhuǎn)時，燃燒室零件觸火面溫度隨著工作循環(huán)變化而變化，熱應(yīng)力頻率高但受熱深度淺。高頻變化的燃氣高溫引起的熱應(yīng)力為～。零件觸火面高頻熱應(yīng)力最大，隨深度減小。低頻熱應(yīng)力：柴油機起動、停車或變工況運行時，燃燒室零件溫度隨時間發(fā)生動態(tài)變化產(chǎn)生不定常熱應(yīng)力。該熱應(yīng)力變化頻率與運轉(zhuǎn)中起動、停車或工況變化的頻率相同，頻率較低，屬于～。熱應(yīng)力大小與負荷變化速度有關(guān)。負荷突變會引起過大低頻熱應(yīng)力，導(dǎo)致零件熱疲勞破壞。16:312）熱疲勞熱疲勞是零件在循環(huán)熱應(yīng)力反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞破壞。產(chǎn)生熱疲勞須滿足的兩個條件：★溫度循環(huán)變化：溫差△T循環(huán)變化→熱應(yīng)力循環(huán)變化→熱疲勞?！锪慵嶙冃问艿郊s束零件材料受熱膨脹變形：α·△T（α為材料的線膨脹系數(shù)），如果該變形完全被約束就會引起熱應(yīng)力△σ＝-E·α·△T。當(dāng)熱應(yīng)力超過材料高溫下的屈服極限時產(chǎn)生局部塑性變形，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)或當(dāng)△T較大時經(jīng)過較少的循環(huán)次數(shù)就會產(chǎn)生疲勞裂紋。結(jié)論：熱疲勞破壞實際上是由塑性應(yīng)變引起的，并且是塑性應(yīng)變損傷累積的結(jié)果，是一種高溫高應(yīng)變疲勞。16:31熱疲勞抗力的影響因素及提高措施1）影響因素：導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性↓→溫差△T↑→熱應(yīng)力↑；比熱：比熱↑→溫度↑→熱應(yīng)力↑；溫度↑→疲勞極限↓；彈性模量E：E↑→膨脹約束時應(yīng)力↑；膨脹系數(shù)α：α↑→膨脹↑，受約束時應(yīng)力↑。導(dǎo)熱性差的脆性材料，如灰口鑄鐵容易發(fā)生熱疲勞破壞。2）提高材料熱疲勞抗力的途徑：1）減少甚至消除零件上的應(yīng)力集中和應(yīng)變集中；2）提高材料的高溫強度；3）提高材料的塑性；4）降低材料的熱膨脹系數(shù)。16:312.1缸蓋底面（觸火面）裂紋原因：熱負荷↑↑；安裝、使用不正確引起（如緊固過度、用力不均等；冷卻水中斷、暖機不夠、水溫過低）。受力分析：1）工作時，Pz→底面上拱彎曲→壓應(yīng)力（隨工作循環(huán)交變）。2）底面高溫達400℃～500℃，若冷卻不良，t>0.5Tm(灰鑄鐵熔點)→高溫疲勞破壞。3）底面溫度t＞0.3Tm時，底面→蠕變↑，底面壓應(yīng)力↓↓。4）觸火面與冷卻面溫差達300～400℃，底面和冷卻面→壓、拉熱應(yīng)力，停車或負荷突降→底面壓應(yīng)力↓→消失，甚至產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。柴油機運轉(zhuǎn)中，高溫→材料σ－1↓，低頻熱應(yīng)力＞σ－1時→底面疲勞裂紋產(chǎn)生。結(jié)論：缸蓋底面裂紋，可能是熱疲勞裂紋、也可能是高溫疲勞裂紋或蠕變裂紋，或者是三者共同作用產(chǎn)生的裂紋。若裂紋呈龜裂狀，則可斷定為熱疲勞裂紋。16:312.2冷面（冷卻水側(cè)）裂紋原因：由周期性脈動pz引起應(yīng)力作用造成。分析：1）Pz→缸蓋底面上拱變形，水冷面→拉應(yīng)力。2）若冷卻水通道筋根部過渡圓角過小或者存在鑄造缺陷時，應(yīng)力集中→裂紋；在周期性（高頻）脈動pz作用下，水冷面疲勞。水道環(huán)形筋根部→機械疲勞裂紋，向觸火面擴展。3）水冷面在水中→微觀電化學(xué)腐蝕；局部區(qū)域可能沸騰，水中可溶性鹽類的酸根離子Cl－、SO4――等與金屬→電化學(xué)腐蝕；水中溶解有氧，金屬氧化。水溫↑→腐蝕↑。以上腐蝕條件下，材料疲勞強度下降，在氣缸中燃氣循環(huán)交變Pz作用下產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。16:312.3缸蓋外表面裂紋四沖程機中常見，主要是安裝用力不均或緊固過度引起。小結(jié)：1）缸蓋及燃燒室其它組件的疲勞裂紋，與輪機員管理工作密切相關(guān)。2）避免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力就能避免產(chǎn)生熱疲勞裂紋。要求：缸蓋等零件不能熱態(tài)時急冷和冷態(tài)下急熱或工作時過熱。如柴油機起動前應(yīng)充分暖機，起動后緩慢增速增負荷；停車時應(yīng)讓冷卻水繼續(xù)循環(huán)，不使機件散熱不良或局部過熱；避免長期超負荷；防止氣缸蓋冷卻水腔結(jié)垢嚴重等。16:31§4-3曲軸(Crankshaft)的疲勞破壞曲軸在回轉(zhuǎn)中受各缸交變氣體力、往復(fù)慣性力和離心力及由其所引起的彎矩、扭矩的作用。這些力不僅隨曲柄轉(zhuǎn)角變化，也隨負荷變化。曲軸的形狀復(fù)雜，截面變化多，剛度不足，受力復(fù)雜。曲軸的疲勞屬于高周低應(yīng)力疲勞破壞。1.1彎曲疲勞裂紋（BendingFatigueCrack）1.2扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋（TorsionFatigueCrack）1.3彎曲—扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋（CompoundFatigueCrack）2防止或減少疲勞裂紋的主要方法1曲軸疲勞裂紋的種類16:311.1彎曲疲勞裂紋（BendingFatigueCrack）1）發(fā)生時期及原因：一般發(fā)生在曲軸長期運轉(zhuǎn)后，由于主軸承（mainbearings）不均勻磨損→曲軸軸線不正→附加彎曲應(yīng)力加大。2）斷裂部位：一般在曲柄銷（Crankpin）或主軸頸（Crankshaftjournal）與曲柄臂連接的過渡圓角處，沿曲柄臂斷裂。結(jié)論：須控制主軸承不均勻磨損，確保軸線平直。16:311.2扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋（TorsionFatigueCrack）1）原因及發(fā)生時期：扭矩產(chǎn)生應(yīng)力+扭轉(zhuǎn)振動產(chǎn)生的附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。一般發(fā)生在曲軸運轉(zhuǎn)初期或曲軸位于臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。2）斷裂部位：一般發(fā)生在油孔或扭轉(zhuǎn)振動節(jié)點附近的曲柄處，并在軸頸上沿與軸線成45°角的兩個方向擴展，斷口與軸線相交45°，斷面裂紋線近似螺旋線。⊕16:311.3彎曲—扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋（CompoundFatigueCrack）生產(chǎn)實踐表明：曲軸的彎曲疲勞多于扭轉(zhuǎn)疲勞。原因：彎曲應(yīng)力的應(yīng)力集中系數(shù)比扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中系數(shù)大，且彎曲應(yīng)力難以精確計算（導(dǎo)致應(yīng)力的因素：各主軸承的磨損難以掌握和控制，因此造成的附加彎曲應(yīng)力難計算）。16:312防止或減少曲軸疲勞裂紋的主要方法總體上說：消除或降低零件上的應(yīng)力集中和附加應(yīng)力，即消除或減少疲勞裂紋源和降低交變應(yīng)力。具體措施：1）結(jié)構(gòu)設(shè)計2）制造方面3）輪機管理方面16:31結(jié)構(gòu)設(shè)計方面減少曲軸疲勞裂紋措施（1）改進不合理的設(shè)計；（2）斷面突變處的圓角過渡，降低應(yīng)力集中。曲軸的過渡圓角半徑不小于曲柄銷徑的5％。16:31制造方面減少曲軸疲勞裂紋措施1）消除加工制造過程中的各種應(yīng)力。消除應(yīng)力主要采用退火工藝。2）改善表面質(zhì)量和性能。表面是裂紋策源地，主要方法是：降低粗糙度，對表面進行強化處理（滲C、N等）。對曲軸的過渡圓角進行滾壓可使疲勞強度提高20～70％，球墨鑄鐵曲軸可提高50～90％。16:31輪機管理方面減少曲軸疲勞裂紋措施加強主、副柴油機管理，尤其加強曲軸維護保養(yǎng)，對減少曲軸疲勞破壞，延長使用壽命和柴油機正常運轉(zhuǎn)很重要。1）定期檢測曲軸臂距差監(jiān)控曲軸軸線狀態(tài)和主軸承下瓦的磨損情況，防止曲軸彎曲疲勞破壞；及時了解曲軸軸線狀態(tài)并及時調(diào)整。減少附加彎曲應(yīng)力。2）加強主軸承潤滑定期檢測主軸頸與主軸承配合間隙，防止軸承下瓦過度磨損，減少沖擊。3）柴油機運轉(zhuǎn)時，避免在轉(zhuǎn)速禁區(qū)持續(xù)運轉(zhuǎn)。4）加強扭振減振器的維護管理，保證其處于良好的工作狀態(tài)。16:31參考習(xí)題1.零件的疲勞破壞包括：Ⅰ疲勞裂紋；Ⅱ疲勞斷裂；Ⅲ變形；Ⅳ韌性斷裂；Ⅴ脆性斷裂

A.Ⅰ+ⅡB.Ⅰ＋Ⅱ＋ⅢC.Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋ⅣD.Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ2.低應(yīng)力高壽命疲勞稱為：

A.低周疲勞B.高周疲勞C.機械疲勞D.熱疲勞3.柴油機燃燒時的爆發(fā)壓力屬于：

A.機械負荷B.熱負荷C.機械應(yīng)力D.熱應(yīng)力4.曲軸扭轉(zhuǎn)疲勞裂紋多自過渡圓角向軸頸擴展，而很少向曲柄臂擴展，是因為：A.軸頸的應(yīng)力集中大于曲柄臂B.軸頸的抗扭轉(zhuǎn)截面模數(shù)較曲柄臂的小C.軸頸的剛度比曲柄臂大D.軸頸上有油孔5.零件表面的裂紋源多是______的缺口、如油孔、過渡圓角、臺階、粗大刀痕等或材料的組織缺陷。

A.變形B.敏感C.應(yīng)力D.應(yīng)力集中√√√√√16:316.疲勞斷裂的最后斷裂區(qū)呈：

A.粗晶狀B.細晶狀C.貝紋狀D.杯錐狀7.零件斷裂后，其斷口上的裂紋擴展區(qū)的貝紋線間距小，即貝紋細密，表明零件材料的______高。

A.疲勞強度B.抗拉強度C.持久強度D.抗彎強度8.一般船機零件斷裂是屬于：

A.韌性斷裂B.脆性斷裂C.疲勞斷裂D.變形斷裂9.由于設(shè)計不合理或安裝不當(dāng)使零件受到附加應(yīng)力的作用，容易使零件產(chǎn)生：

A.變形