柴油机相继增压排气切换阀阀轴断裂故障分析及改进设计

发布时间：2021-06-25 02:43

　　针对某船用柴油机相继增压排气切换阀在试验平台性能和可靠性试验出现阀轴断裂的问题,从阀轴和阀板材料成分、阀门结构、阀轴强度几个方面进行了分析和计算。结果表明:材料成分不达标以及阀轴强度不足是导致阀轴断裂的主要原因,阀门结构设计不够合理是导致阀轴断裂的次要原因。根据分析结果,提出改进设计方案,改进后的排气切换阀通过平台试验,满足使用要求。 

【文章来源】：机电设备. 2020,37(06)

【文章页数】：4 页

【图文】：

排气切换阀拆检情况

由于排气切换阀需在大温度区间内可靠运行，为防止高温时阀轴与轴套卡死，两者之间需留有0.2 mm的设计间隙。在执行气缸的作用下，0.2mm的间隙设计会导致阀轴存在一定角度的偏摆，如图2所示，这使阀板与阀体存在卡死的风险。另外阀轴伸出阀体的长度为50 mm，受力情况类似悬臂梁，在执行气缸作用力下，阀轴上存在一定的弯矩，这将引起阀轴发生弯曲变形，导致阀板卡死的风险增加。因此，为确保阀门可靠运行，需对密封结构改进设计。2.3 阀轴强度设计校核

排气切换阀阀轴主要受到来自执行气缸扭矩和弯矩的作用力，根据其受力情况，对阀轴的应力分布进行计算，当阀轴卡死时，其应力计算结果如图3所示。从计算结果可知，阀轴第一道环槽处及其与阀板连接处根部的最大应力分别为965.23 MPa和976.21 MPa，超过了16Cr20Ni14Si2材料的抗拉强度（590 MPa），所以阀轴在这两处存在极大的断裂风险，需增加阀轴的设计强度。3 排气切换阀改进设计

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型奥氏体耐热不锈钢305B的高温力学性能和组织特征[J]. 王明涛,白晋钢.  特殊钢. 2012(04)
[2]16Cr20Ni14Si2耐热钢成分对高温力学性能的影响[J]. 叶晓宁,黄俊霞.  宝钢技术. 2012(02)



本文编号：3248328