[發明專利]一種滾壓輪的滾壓應力計算方法、裝置及其應用

在審

• 申請號: 202010969043.6
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112069627A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 許威;夏園;屈鴻;劉翔
• 申請（專利權）人: 揚州五亭橋缸套有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 潘云峰

本發明公開一種滾壓輪的滾壓應力計算方法、裝置及其應用，其中滾壓應力的計算包括以下步驟：步驟S1：建立仿真模型；步驟S2：獲得性能參數，得到最大形變量b；步驟S3：代入公式中，完成滾壓應力計算；計算裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序；計算方法的應用，包括以下步驟：步驟D1：將氣缸套放置于滾壓裝置上；步驟D2：采用上述方法計算得出滾壓應力；步驟D3：啟動滾壓裝置，對氣缸套的退刀槽圓角進行滾壓強化；本發明解決了現有技術中工作時，氣缸套的退刀槽圓角部位會形成應力集中，從而產生微小的周向裂紋，進而影響發動機的工作性能的問題。

技術領域

本發明涉及氣缸套加工技術領域，尤其涉及一種滾壓輪的滾壓應力計算方法、裝置及其應用。

背景技術

柴油發動機在工作時，由于工況比較惡劣，柴油劇烈燃燒會釋放出大量的熱能，高速運行中會推動活塞做機械反復運動，從而將熱能直接轉化為機械能。柴油發動機工作期間，不斷地產生高溫高壓的氣體，會對發動機的重要配件氣缸套持續地產生很大的壓應力和慣性扭矩，且由于氣缸套上部靠近柴油發動機的燃燒室，所以氣缸套的工作條件十分惡劣，因此氣缸套需要對其表面進行滾壓強化。

關于滾壓表面強化技術，其是一種無切削的加工方法，在滾壓過程中，通過驅動特制的滾壓工具(通常為淬火鋼、硬質合金以及紅寶石等高硬度材料制成的滾柱、滾珠或滾壓輪等形狀的工具)在零件表面往復滾壓。滾壓零件變形區可分為壓入區域、塑性變形區和彈性恢復區等幾部分：壓入區域：表層金屬材料產生塑性流動，填人到低凹的波谷中；塑性變形區：當接觸壓力超過材料的屈服極限時，工件被滾壓工具滾壓發生塑性變形；彈性恢復區，當滾壓工具逐漸離開被加工表面時，零件表面發生彈性恢復。表面滾壓強化可將機械加工表面不規則的波峰金屬擠進波谷，降低了表面粗糙度；同時，由于在金屬表面產生塑性變形，使表層晶粒組織細化，硬度提高，并形成了殘余壓應力，從而使零件的耐蝕性、耐磨性、配合性和抗疲勞性能得到明顯改善。

而影響滾壓加工的質量因素：滾壓輪、滾壓加工速度、滾壓加工的壓力、滾壓加工的圈數，現有的滾壓加工生產的氣缸套在工作過程中，會在其退刀槽圓角部位會形成應力集中，從而產生微小的周向裂紋，進而影響發動機的工作性能。

發明內容

本申請實施例的目的是提供一種滾壓輪的滾壓應力計算方法、裝置及其應用，解決了現有技術中氣缸套的退刀槽圓角部位會形成應力集中，從而產生微小的周向裂紋，進而影響發動機的工作性能的技術問題。

本申請實施例公開了一種滾壓輪的滾壓應力計算方法，包括以下步驟：

步驟S1：建立氣缸套和滾輪的仿真模型；

步驟S2：獲得氣缸套的性能參數、滾壓輪的性能參數、滾壓輪轉動的圈數、滾壓輪的轉速和滾壓夾角，并輸入至步驟S1中的仿真模型中，得到最大形變量b；

步驟S3：建立滾壓受力分析坐標系，滾壓點的坐標為W(x,y)帶入公式(1)中計算：

根據力的平衡概念，氣缸套所受的壓應力的大小與滾壓輪施加的滾壓力的大小相等，代入公式(2)中計算：

P＝∫∫_DW(x,y)dxdy (2)

將公式(2)和公式(1)合并計算可以得到：

式中，r為滾壓輪的半徑，計算出壓強P值，換算后得出滾壓應力F。

本申請實施例通過對滾壓輪的轉速、滾壓輪轉動的圈數和滾壓夾角進行選擇后，得出最優的滾壓壓力，以此提高后續滾壓輪的滾壓質量。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：