应急泵连接螺栓断裂问题的振动模态分析

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1、工程硕士学位论文应急泵连接螺栓断裂问题的振动模态分析THEVIBRATIONMODALANALYSISOFTHEBREAKINGPROBLEMSOFTHEEMERGENCYPUMP’SBOLT刘海萍哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号：TH113.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文应急泵连接螺栓断裂问题的振动模态分析硕士研究生：刘海萍导师：黄文涛副教授申请学位：工程硕士学科、专业：机械工程所在单位：重汽济南卡车有限公司答辩日期：2010年6月授予学位单位：

2、哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH113.1U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringVIBRATIONALMODALANALYSISOFEMERGENCYPUMPCONNECTIONBOLTBREAKINGPROBLEMSCandidate:LiuHaiPingSupervisor:AssociateProf.HuangWentaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineering

3、Speciality:MechanicalEngineeringAffiliation:CnhtcJinanTruckCo.,LtdDateofDefence:June，2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteoftechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要中国重型汽车集团济南特种车有限公司生产的黄河牌JN5560型重型汽车配置了进口的分动箱系统。该系统在分动箱上用四个M8的长螺栓悬置固定了应急柱塞气泵。新车交付用户前的试车过程中

4、，在2000km里程以内发现不同车速下均出现螺栓断裂现象。为查清螺栓断裂原因，对所有能造成分动器振动的相关零部件进行了尺寸检查，发现固定分动器推力杆的“U”形卡与设计图纸尺寸差距较大，图纸要求螺孔中心至下边缘尺寸为91mm,而实际测量值为97mm，严重超出了设计公差要求，使分动器推杆“U”形卡与橡胶轴承间存在约6～8mm的间隙，而设计要求在该处没有间隙。其他零部件经检测，均符合图纸尺寸要求。同时对连接分动器的三根传动轴进行了动平衡试验，也符合规定要求。为此，重汽公司对该车型进行了试验测试，包括振动

5、模态测试（在役垂直于地面方向、悬置水平、垂直4个方向）和关键部位的动应力测试，对实验测试数据进行了全面分析，并进行了有限元计算分析。通过进行综合分析比较，发现JN5560重型汽车分动器转向应急泵M8×170螺栓断裂问题是由于固定分动器的推力杆卡与减震橡胶块之间存在间隙，而U形卡子有间隙情况下，与振动模态试验结果对应的应变频率值是：50Hz、140Hz(142Hz)、208Hz。这些应变频率就是分动箱的U形卡子所接受的激励频率，也就是包括应急泵的分动箱系统所接受到的激励频率。显然这几个激励频率将导致

6、分动箱系统的共振，导致连接螺栓沿水平方向断裂。根据机械振动理论，在不改变分动器结构设计的条件下，采用两种方法降低螺栓共振响应：一种是将U形卡间隙消除，使振动频率移出激励频带；另一种是改变橡胶块的刚度和阻尼系数。7000公里跑车试验证明，这些措施是行之有效的，从根本上消除了M8×170螺栓的疲劳断裂问题。关键词：动态特性分析；共振；振动测试；试验模态分析I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractChinaHeavyDutyTruckGroupJinanSpecialVehicleCo.,Ltd

7、.ProductionofYellowcardJN5560-typeheavy-dutyvehiclesequippedwithimportedtransfercasesystems.ThesystemusedinthetransfercaseonfourlongM8boltmountfixedemergencyplungerpump.Newcartestbeforedeliveryoftheuserprocess,inlessthan2000kmmileagewerefoundtooccurun

8、derdifferentspeedboltbreaking.Identifythereasonsfortheboltfracture,cancausealltherelatedsub-componentsactuatorvibrationmeasurementscarriedout,itwasdiscoveredactuatorthrustrodfixedpointsof"U"-shapedcardwithabiggapbetweendesigndrawingssize,drawi