[发明专利]研究船用曲轴红套过程结构变形的方法和预防变形的措施

权利要求书

1.一种研究船用曲轴红套过程结构变形和预防变形的方法，其特征在于具体 步骤如下：

1)采用计算机模拟技术研究传统工艺下曲轴零件红套过程的结构变形规律；

2)根据传统工艺下曲轴零件的结构变形规律和有限元分析结论，提出能够预 防船用曲轴红套结构变形的方法；

所述步骤1)中，采用计算机模拟技术研究传统工艺下曲轴零件红套过程的结 构变形规律；首先，测试材料的各项热物性参数和机械性能参数，根据公式设计 红套的过盈量和操作工艺，红套的过盈量δ的设计公式为： δ=12[b(c2-a2)(c2-b2)(b2-a2)·Torqueπ·μEL+2b3(c2-a2)c2(b2-a2)·σsE];]]>式中，δ代表红套的过盈量，a代 表主轴的内半径，b代表红套界面处的半径，c代表红套孔区域的外半径，L代表 主轴与红套孔在界面上的接触长度，Torque代表红套结构承受的额定扭矩，E代 表主轴与红套孔材质的弹性模量，μ代表主轴与红套孔之间的摩擦系数，σ_s代表 主轴与红套孔材质屈服强度；然后，建立有限元几何模型，剖分网格，定义火焰 加热过程中火焰与零件之间的传热方式、加热后零件的散热方式、以及主轴与红 套孔之间界面的接触和传热方式；接着，进行模拟，并通过加热实验对模型参数 进行校核；根据校核后的模型再进行模拟，追踪加热过程中红套孔的扩张和收缩 规律，确定插入主轴的最佳时刻，分析红套前、加热后、红套后零件的变形情况， 定量得到红套孔中心线的偏移距离，以及主轴中心线的偏移距离和旋转角度；根 据红套流程，在有限元模拟中将所有部件都组装在一起，得到整体曲轴的结构变 形规律；

所述步骤2)中，根据步骤1)获得的有限元分析结论，对于35～98机型号曲 轴，提出的定量预防措施为；(1)粗加工时曲柄销轴线与红套孔轴线之间的距离 应预先减小(0.6～0.7)δ，δ为在半径上的红套过盈量；(2)将靠近曲臂圆头一侧挡 块的高度增大(0.0007～0.0008)D，D为红套孔直径；(3)在两曲臂之间放置标准 垫块，垫块的厚度与红套前两曲臂之间的距离相等。