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曲柄不均匀分布的单段曲轴整体加工关键技术研究
| 论文题名： | 曲柄不均匀分布的单段曲轴整体加工关键技术研究 |
| 关键词： | 船用低速柴油机;曲轴加工;分段对接;工艺路线 |
| 摘要： | 中国是造船大国，近几年中国造船完工量一直保持世界领先，但始终没有跻身到世界造船强国的行列。10000标箱以上的大型集装箱船舶安装的5万千瓦以上船用低速柴油机用分段对接型曲轴,一直依赖从韩国、日本进口，严重制约中国造船业发展。本文以国家工信部“高技术船舶项目”为依托，以11S90ME-C型曲轴为研究对象。从曲柄不均匀分布的偏心力矩作用下影响曲轴平稳回转加工、宽刃光刀加工轴颈精度和连杆颈加工振动分析三个方面，采用理论建模与试验验证的方法，开展了曲柄不均匀分布的单段曲轴整体加工三项关键技术的研究。 主要研究完成工作： （1）考虑了11S90ME-C型曲轴在柴油机中运行特性和材料属性，建立了前段曲轴和后端曲轴曲柄不均匀分布的三维模型，确定了曲轴的重心坐标，计算了曲柄不均分布单段曲轴的偏心力矩。 （2）结合曲轴整体加工设备及加工工艺路线，分析了曲柄不均匀分布曲轴加工过程存在问题。考虑了切削功率、空载功率、摩擦功率、偏心力矩功率等因素影响，分析了曲柄不均匀分布曲轴整体加工过程功率影响。结合设备参数及曲轴法兰装卡设计了平衡配重装置。利用三维软件运动算例模拟了曲柄不均匀分布曲轴整体加工安装平衡配重装置偏心力矩和消耗功率的影响。通过实际生产验证了平衡配重装置的效果。 （3）利用光谱仪、扫描电镜等检测了宽刃光刀结构及材料，揭示了焊材组份。研究了宽刃光刀切削力，考虑了宽刃光刀加工与切削力经验公式的差异，选定了切削力计算指数公式相关参数。分析了宽刃光刀加工对轴颈表面粗糙度的影响因素，简述了回转刀架加工刀具振动。 （4）分析了连杆颈加工“扎刀”原因，结合常规“N”型减振弹性刀夹，设计了“N”型优化方案，并创新设计了“M”型减振弹性刀夹。利用有限元对两个方案进行了静力位移和单元应力分析，通过实际加工对照分析，优选出“M”型减振弹性刀夹。 本课题研究的平衡配重装置、减振弹性刀夹等关键技术应用在11S90ME-C型曲轴实际加工中，为分段对接型曲轴国产化提供了技术支撑，顺利实现分段对接曲轴的国产化试制，并拓展到多种型号分段对接型曲轴。 |
| 作者： | 郎雪刚 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 丛明;林景华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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