针对某飞机定检时因柱塞泵磨损导致的液压系统污染问题,对发生故障的柱塞泵分解检查,围绕产品工作机理,开展失效分析,得出磨损初步结论。结合初步结果,对装机使用后的轴承滚柱滚动接触区分布情况与故障泵进行对比接触应力分析,验证剥落区域应力集中问题。后续针对应力集中区域展开基体组织结构研究,发现锈蚀后的滚柱表面存在腐蚀凹坑,严重时甚至可见龟裂现象。基于上述分析,通过有限元仿真方法模拟腐蚀凹坑对轴承滚柱质量的影响,并进行实验验证结论的准确性。根据磨损结论,制定一系列措施提高修理深度,从而规避此类风险。

在交变载荷作用下,轮齿表面不可避免地会萌生初始裂纹并逐步演化为剥落等故障,严重影响传动系统精度。但目前更多关注的是对轮齿表面出现显著故障时的研究,难以对轮齿表面早期故障进行实时监测。因此,亟须对轮齿表面早期故障演化机制开展系统性研究,及时识别轮齿表面早期故障特征。为此,基于改进的能量法,构建了齿面裂纹萌生及劣化为剥落故障的时变啮合刚度模型;考虑裂纹横向扩展路径及边缘接触效应,研究了其对时变啮合刚度的影响规律。结果显示,齿面裂纹和剥落对时变啮合刚度的影响都只在一定的区域内;裂纹长度的增加会使啮合刚度降低的速度加快;剥落宽度对啮合刚度的大小有影响;剥落长度对啮合刚度减少的开始和结束有影响;在边缘接触作用影响下,剥落边缘的啮合刚度会突然增加。

作为机械装备中的关键传动机构,渐开线直齿轮在啮合传动过程中,受极端工况影响,轮齿表面极易引发剥落缺陷,改变齿轮副啮合刚度,严重影响其工作性能和传动效率。针对轮齿表面剥落形貌演变过程中的齿轮副啮合刚度,以拓展后边缘线与原矩形剥落边缘线夹角描述剥落故障演变,结合势能法构建了含剥落故障齿轮副的啮合刚度计算模型。结果表明,当齿轮副发生齿面剥落时,会使剥落区域参与的啮合区间啮合刚度减小,并且随着剥落参数的增大,齿轮啮合刚度减小趋势增大;当剥落区域沿齿轮副轴向中心面不对称时,齿轮易发生扭转变形而产生扭转刚度;同时,由于摩擦力存在,剥落区域边缘会进一步拓展,使剥落区域的宽度增大,导致齿轮副时变啮合刚度曲线变化的区间范围增大。

渐开线直齿轮副啮合传动过程中,受周期性热应力载荷及载荷突增等因素影响,齿面常出现点蚀剥落故障,严重影响齿轮传动性能。文中以Block理论描述齿面闪温特征,借助势能法获取啮合刚度模型,进而建立剥落故障直齿轮副振动分析模型,深入研究齿面闪温对直齿轮副振动特征的影响规律。结果表明直齿轮副传动过程中,两齿面滑动摩擦产生热量,导致轮齿表面有小幅温升,发生热应力变形,而齿轮副转轴频率调制生成的边频带分布区间,边频带间隔为转轴频率。

活塞是液压破碎锤的关键部件,活塞出现质量问题会导致破碎锤整机无法工作。230D破碎锤是根据市场需求自行开发的一种大型破碎锤产品,活塞在破碎锤中起到了关键性的作用。从本产品上市以来,活塞在用户使用冲击过程中经常发现活塞端部有掉块现象,导致了整根活塞开裂,影响了破碎锤的使用。为了分析原因,本文对开裂的活塞进行了化学成分、金相组织、热处理工艺及掉块的原因分析。结果表明,原材料中夹杂物超标及硬化层层深偏低导致在冲击过程中产生局部剥落,最终引起零件开裂。控制材料夹杂物及改进渗碳工艺等可有效防止活塞在使用过程中产生剥落现象。

针对发动机使用过程中附件机匣轴承沟道剥落及铆钉断裂故障,分析其失效原因为外圈沟道表面损伤产生表面疲劳剥落,继而引起铆钉断裂脱落,并对此提出预防改进措施。

齿轮在啮合过程受到交变载荷的作用，会在齿面产生剥落等故障，严重影响齿轮啮合的稳定性和可靠性。推导了轮齿剥落故障时齿轮啮合刚度计算公式，研究了时变刚度计算方法，建立了轮齿剥落故障的齿轮啮合动力学模型；并利用试验验证了动力学模型的有效性。同时研究了缺陷尺寸和输入转速对齿轮振动特性的影响，引入包络谱信息熵的方法对缺陷时齿轮的振动特性进行了研究。为进一步研究齿轮故障分类等方法提供了理论依据和实践支撑。

某型号发动机工作后，滑油滤发现金属粉末，分解后发现减速器一级中间齿轮轴承组件失效。采用光学显微镜及扫描电子显微镜结合常规的试验方法对齿轮轴承组件损伤进行了综合分析，认定该轴承组件中保持架的损伤性质为疲劳断裂，滚棒、滚道的损伤性质为接触疲劳损伤。失效的原因是轴承组件受到了不正常的应力作用，中间齿轮轴表层组织中较多的角块状、断续网状碳化物对轴承组件损伤起着关键作用。