一种油底壳破裂故障的问题分析和解决方案.pdf

种油底壳破裂故障的问题分析和解决方案
口李际刚口付吉臣口.王磊
济南柴油机股份有限公司济南25030
摘要:通过对一种现实中出现的柴油机油底売破裂故障的分析,揭示了柴油机油底壳设计中容易被忽略的隔板结
构设计的重要性,同时通过解决过程的介绍给出了合理的解决方案。
关键词:焊接破裂隔板交变弯曲设计
中图分类号:TH122;THI7
文献标识码:R
文章编号:1000-4998(2013)03-0058-02
工件结构和故障的介绍
材上扩展形成裂缝。
这种裂缝发生的特点是:·旦出现微裂纹,就会迅
油底壳部件是润滑油容器,安装在柴油机的下方,速扩展为大裂缝,而且在几道隔板的B、C点处相继出
以保证各运动副的润滑。本文介绍的是一种中大功率现。问题出现之初,设计者分析是焊接工艺方面的原
柴油机的油底壳,壳体采用厚3mm的低碳钢板冲压因。更換了电焊工,采用更加规范的焊接工艺和更加严
成形,中间隔板采用厚6mm的低碳钢板与壳体焊接格的检验标准,结果油底壳经过试验之后,问题依旧没
为一体。由于売体太大,中间设4道隔板,对壳体起到有改善。
刚度加强作用。隔板下方开口,其作用是既防止了油底
売内的机油整体晃动太过烈,又保证了隔板之间的2裂缝形成的原因
机油在下部相互联通为一体。结构示意如图1所示。
由于中大功率柴油机的振动较大,油底壳内装的
机油量也大,机油随机器振动,呈上下颤动趋勢,施加
壳体隔板
在壳体底面上的作用力也就很大。如图2所示的隔板,
较短的A-B段和C-D段分别与壳底焊接,而很长的
B-C段悬空,未与売底焊接,成为壳底刚度最薄弱部
位。这个薄弱部位随机油上下振动,形成了以B、C为
2000
360
支点,类似重槌敲击鼓面般的颤动。柴油机曲轴的转速
为1000~1500r/min,壳底钢板也会依此频率颤动,且
以B、C为支点作微量的交变弯曲,使钢板首先在此处
▲图1油底壳隔板结构
疲劳变脆,从而出现裂纹,裂纹扩展,最终导致売底钢
柴油机试验之初没有问题,间题出现在耐久试验板破裂。笔者认为,这种破坏主要与壳体的刚度和隔板
到第40多个小时之时,油底壳出现裂纹,机油泄露。经的设计结构有关,与焊接工艺、焊接质量以及焊接应力
过拆检,发现裂纹出现在油底壳隔板与壳体底部焊接的去除等因素关系不大。
处(如图2所示),裂缝以隔板焊缝内側端点“B”和“C”
为切点,沿壳体纵向(与隔板焊缝方向垂直)在売底3政进隔板结构
经过以上分析,解决问题思路应从提高油底壳壳
裂缝、
B隔板
底刚度方面考虑,有以下3种方案可供选择:
壳体
B
1)增加壳体材料厚度
2)在壳体底面压制起伏筋,以增加壳底度
焊接处
3)合理改进油底売隔板形状。
焊接处
增加壳体材料厚度法,会使工件重量和成本大大
C
增加;底面压制起伏筋法,对小批量多品种产品,设备
和模具投人费用较大。鉴于前两种不理想方案,笔者采
▲图2油底壳裂缝示意
用了第3种方案,设计了如图3所示的隔板。将原来的
收稿日期:2012年10月
个大开口分成四个小开口,隔板与壳底的5个接触
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机械制造51卷第583期N
基于 Smith预估补偿的PID串级扩散炉炉温控制系统
口刘杨□柯显信□饶进军□陈荣莲
上海大学机电工程与自动化学院上海200072
摘要:针对传统的扩散炉控制系统温度控制精度較低的现状,提出一种基于Smih预估补偿的PID串级炉温控制
系统,并建立扩散炉炉内温度的数学模型。通过仿真实验,证明了该炉温控制系统的可行性。
关键词:扩散炉Smih预估串级控制系统
中图分类号:TH164;TP214
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2013)03-0059-04
扩散炉作为生产半导体的主要设备之一,其中温
扩散炉的基本原理是将氮气、氧气、三氯氧磷在恒
度的控制直接影响着产品的质量。目前扩散炉均采温850℃的条件下,以热能的方式激活,发生热分解或
用电阻加热的方法来加温,其温度的控制具有一阶纯化学反应,将磷元素均匀地扩散进入硅片当中。扩散炉
滞后环节,具有大惯性、纯滞后、非线性等特点2,很难设备采用电阻炉加热,其温度控制系统如图1所示
用数学方法建立精确的模型和确定参数。如今扩散炉置于炉壁处的外热偶(A'、B’、C’、D、E')、温控2、触
对控温精度要求越来越高,要求其温度的均匀性在发器以及功率部件组成副回路,用来控制电炉丝加热
1000mm范围<±0.5℃,稳定度在24h内统的炉壁控温系统无法满足要求。
测得的温度与设定值比较后,与温控1、温控2、触发器
本文提出了一种基于Smih预估补偿3的PID串
级炉温控制系统,用于扩散炉的温度控制。PID控制因
其成熟、容易实现、可消除静态误差等优点,能够达
到较佳控制性能,在大多数情况下可以满足系统性能
B CD I
的要求。串级控制可以降低干扰对其系统的影响,使控
Profile热偶
温系统的品质得到提高; Smith的预估补偿可使延迟的
被调量反应到调节器之前。该系统对炉内和炉壁同时
温度
进行监控,形成串级控制,以满足炉温过冲小、稳定快、
设定值
=
控制精度高的性能要求。
功率
变压器
1设备原理与构成
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上海市科委资助项目(编号:11dl2026000
▲图1扩散炉温度控制系统
收稿日期:2012年10月
,隔板
又实用的解决办法。试验证明,如此改进油底壳売隔板结
构后,彻底解决了油底壳破裂问题,这种方案在产品的
壳体
设计中沿用至今。
4结论
隔板的设计在整个油底売的设计乃至整个发动机
的设计上看似很简单,可能不会引起设计者足够的重
视,而往往是在这些小地方会出现大故障。笔者认为,
▲图3改进后的油底壳隔板结构
此问题应引起广大机械设计和制造者认真地思考。
点均采用焊接。隔板作改进后,不但增强了油底売底面
的刚度,而且工件重量和成本増加很小,是一种既经济
(编辑禾禾)
声N机械制造51卷第583期
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刚