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摘要:柴油发动机在工业生产、运输运送上都有很多的应用，然而若是柴油发动机在使用过程中突然发生断裂会导致各种活动的进行收到阻碍，为了降低这种概率，文章针对柴油发动机凸轮轴疲劳断裂这一块进行了研究，先对这一情况进行了情况概述，然后介绍了凸轮轴寿命的影响因素以及疲劳断裂的原因，最后提供了几点可以预防柴油发动机凸轮轴疲劳断裂的措施，希望相关人员予以借鉴。
关键词:柴油发动机；凸轮轴；疲劳断裂
1、前言
随着我国工业的飞速发展，柴油机的使用越来越常见，柴油机能够有效地使各设备运转起来，因此其作用十分重大，倘若在运行过程中柴油机突然损坏，那么这对生产等都有十分不利的影响，因此文章中对柴油机凸轮轴疲劳断裂的研究是有意义的，可以让我们知道疲劳断裂的原因，并有效地预防，这样就可以减少柴油机凸轮轴疲劳断裂给工业等产生的不利影响。
2、柴油发动机凸轮轴疲劳断裂情况
凸轮轴一般是通过铸造而成形，为了保证凸轮轴表面的硬度，会用热处理的方式对凸轮的表面和轴颈的表面进行处理。那么疲劳断裂的情况是怎样发生的呢？首先，发动机的凸轮轴上会出现疲劳裂纹，然后随着发动机的高速运转，裂纹会越来越大，当裂纹发展到一定程度的时候就会发生凸轮轴的断裂。因此，对裂纹进行分析有助于我们找出柴油机凸轮轴疲劳断裂的原因。
3、柴油发动机凸轮轴寿命影响因素
柴油机的凸轮轴寿命有很多种影响因素，包括工作环境因素、加工工艺的因素以及材料本身性质的影响，这些影响对凸轮轴疲劳断裂的研究很有帮助，下面是对这三种情况的介绍:
3.1工作环境影响
柴油机在工作中会产生热应力，这是因为柴油机在开启关闭再从关闭到开启的过程中会发生温度的变化，而柴油机的金属会热胀冷缩，随着温度的变化而形成一种力，这种应力是热应力。一旦热应力大到一定程度，可能会影响到凸轮轴的寿命。另一方面，交变应力也容易导致柴油机凸轮轴的疲劳断裂，交变应力指的是柴油机在运转过程中受到外力影响导致发动机动力载荷的方向、大小发生不断变化而产生的力，这种力对于发动机的凸轮轴寿命有很大的影响，然而，这种影响在平时一般是看不出的，它会突然起作用，导致凸轮轴疲劳断裂。
3.2加工工艺影响
加工工艺上若没有好的手法或者未对机件进行某种处理就可能导致发动机的凸轮轴容易发生疲劳断裂。例如机件表面的光洁度，机件越光洁，那么其持久力也越强，不容易损坏。而对机件表面进行合适的处理，能够有效地增强机件的疲劳强度，例如在非工作表面进行喷丸处理，这样能有效加强疲劳程度，然而，要注意对其保养工作，否则，一旦表面处理发生破损，疲劳强度就会降低。另外，如果凸轮轴在加工时手法十分粗糙，就会导致凸轮轴极容易被磨损，从而影响到凸轮轴的寿命。
3.3材料性质影响
在凸轮轴疲劳断裂中材料因素的影响也十分巨大，若是材料没有达到相关规定，例如材料中所需加的铁的百分比没有达到相关要求就容易引起凸轮轴在使用过程中发生疲劳断裂。
4、柴油发动机凸轮轴疲劳断裂原因
笔者对断裂的凸轮轴进行了成分及断口的检验，发现了柴油发动机凸轮轴疲劳断裂的原因，以下是对我的发现的介绍:
4.1成分及断口的检验
笔者对某断裂的柴油发动机凸轮轴进行了检测，发现断裂面有以下特点:裂纹是从凸轮轴外表面开始的，而裂纹的扩展面较为齐整，可以看到贝壳线，此外，在显微镜下观察断口，可以发现端口的加工十分粗糙，有很明显的刀痕，这些明显会对柴油机凸轮轴的使用寿命产生影响，容易导致其疲劳断裂。
笔者又对断口处材料的化学成分进行了实验分析，发现虽然有些指标和标准有所差异，但并不能对柴油发动机凸轮轴的疲劳断裂有决定性的影响，也并没有发现有什么不符合规定的地方，于是，笔者又对其进行了力学性能的实验，发现凸轮轴的硬度明显偏低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这会使得柴油机在运转过程中出现很大的问题，容易导致其疲劳断裂。
4.2疲劳断裂原因分析
结合笔者对疲劳断裂的柴油机凸轮轴的理化分析发现柴油机凸轮轴疲劳断裂是因为以下几个方面的原因:
4.2.1凸轮轴材料硬度的影响
在显微镜下，笔者发现凸轮轴材料的在显微镜下的组织是铁素体和珠光体，且分布上呈现带状分布，由此可以分析出疲劳断裂的凸轮轴的硬度不符合标准规定。裂纹的起始区域是位于铁素体条带区域，这等价于在凸轮轴的表面有一层全脱碳层，使得凸轮轴的硬度很低，导致凸轮轴极易发生疲劳断裂。
4.2.2凸轮轴过滤圆角加工的影响
经过笔者的观察分析，笔者发现在疲劳断裂的凸轮轴圆角处的加工十分粗糙，使得此处的受力容易集中，导致凸轮轴集中受理易发生疲劳断裂，而在此处有没有进行材料的强化处理，凸轮轴的抗疲劳性更低了，非常容易产生裂纹，而在交变应力的作用下最终会导致裂纹发展延伸得越来越大，导致凸轮轴疲劳断裂。
5、预防柴油发动机凸轮轴疲劳断裂的措施
笔者根据自身的工作经验并结合查阅到的大量资料，总结了以下几种可以预防柴油发动机凸轮轴疲劳断裂的措施，希望能够对相关人员有借鉴意义。
5.1凸轮轴的制造修理上
5.1.1光洁度处理
在凸轮轴的制作过程中，处理好机件表面的光洁度十分重要，另外，非工作面的光洁度处理也十分重要，因为增强光洁度能够有效增强凸轮轴的持久程度。
5.1.2硬度紧密度处理
在柴油机凸轮轴高速运转时，对其硬度、紧密度都有着很高的要求，一旦没有达到要求，就容易引起凸轮轴高速运转时的疲劳断裂。
5.1.3倒角问题处理
在凸轮轴制作倒角时，要注意对其进行强度处理，否则，容易引起凸轮轴在倒角出因为受力过于集中而发生断裂的问题。
5.1.4机件维修处理
在柴油机日常使用中，要注意对其进行保养维护，放置时间过长时，要时常涂一层油，以免发生生锈的现象，从而降低凸轮轴的抗疲劳性。除此以外，在机件的修理过程中，要注意不对它进行无必要的擦碰，否则，容易导致其抗疲劳性降低。
5.2凸轮轴的使用管理上
在凸轮轴的使用管理上有以下几点需要注意的地方：
5.2.1避免外在冲击
在柴油机使用过程中，要避免对它的外在冲击，否则容易引起交变应力变大，最终容易使得柴油机的凸轮轴发生疲劳断裂。
5.2.2柴油机的工作环境应该避免过高的温差，否则容易引起柴油机凸轮轴的热应力变大，而导致其容易产生裂纹，从而容易引起凸轮轴发生疲劳断裂。
5.2.3暖机充分
在柴油机开始使用时，要进行暖机以及润滑的处理，这是为了避免温差过大引起热应力增大，而容易导致凸轮轴疲劳断裂。
6、结束语
综上所述，柴油机的使用过程中确实会发生凸轮轴疲劳断裂，我们所要研究的就是疲劳断裂的原因，但最重要的还是找出原因，及时预防，加强对柴油机的维护，只有这样，才能够减少柴油机凸轮轴疲劳断裂的次数，减少它对我们的生产产生的不利影响。希望有关人员能够重视起对柴油机凸轮轴疲劳断裂的研究，我相信，只要有了相关人员的重视，在将来，一定能把因柴油机凸轮轴疲劳断裂产生的损失降到最低。
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论文作者:黄威
论文发表刊物:《防护工程》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/31
标签：凸轮轴论文; 疲劳论文; 柴油机论文; 裂纹论文; 机件论文; 柴油发动机论文; 发生论文; 《防护工程》2017年第8期论文;