设计研究 Dexign&Research
基于雨流计数法的压缩机曲轴疲劳寿命分析秦瑶1，纵文斌"，张伟伟1，屈宗长1，马晓红2
(1.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049；2.吉林油田勘察设计院，吉林松原138000)
[摘要]：以4M12-2.5/250型往复压缩机的曲轴为研究对象，研究其疫势失效的过程，估算其疲势寿命。对曲轴进行多柔体动力学仿真后得到了曲轴的动态载荷和其危险节点的应力-时间历程。采用雨流计数法对节点的应力时间历程进行统计处理，将其处理成一系列的全循环或半循环载荷，编制程序载荷谱，结合变势累积损伤模型和材料的S-N曲线，计算其危险
节点的疫劳寿命，为曲轴的结构设计与优化提供一定的理论依据，对提高曲轴的可靠性有一定的意义。[关键调]：雨流计数法；载荷谱；曲轴疫劳失效
中图分类号：TH457文献标志码：A 文章编号：1006-2971(2015)06-000107
TheCompressorCrankshaftFatigueLifeAnalysisBasedonRainFlowCountMethod QIN Yao', ZONG Wenbing', ZHANC Weiwei', QU Zong-chang', MA Xiaohong
(1.School of Energy and Engineering Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China; 2.Survey and Design Institute of Jilin Oil Field, Songyuar 138000, China)
Abstract:This paper carried out research works on the fatigue failure of the erankshaft for 4M122.5/250 reciprocating compressor. The dynamic load of crankshaft and the actual stresstime after the multibody dynamics simulation can be got. The rain flow counting method was applied to deal with the stresstime history which could be treated as a series of full cyele and half cycle, Pro-grammed load spectrum combined with fatigue cumulative damage model and the SN curve of material was applied to calculate the fatigue life of dangerous nodes. It had provided certain theoretical basis for the structural design and the optimization of the crankshaff, and of some significance to improve the reliability of the crankshaft.
Key words: rain flow counting method; load spectrum; fatigue failure of the crankshaft
1引言
曲轴作为压缩机中主要运动部件之一，其性能好坏在很大程度上决定了压缩机的安全性、可靠性和使用寿命。由于曲轴结构比较复杂，主轴线方向的界面形状变化比较大，故应力分布在曲轴整体结构上具有不均匀性，不同位置的应力相差比较大，且存在着严重的应力集中。在外界载荷周期性的作用下，曲轴容易产生疲劳破坏。而载荷是随机变化的，因此要合理地预测零部件的疲劳寿命，必须对载荷时间历程或局部应力、应变历程进行统计处
理，从而进行损伤计算，完成寿命估算！。收稿日期：2015-01-20
基金项目：国家重大科技专项（2011ZX05054） 2015年06期（总第254期）
目前，常用计数法对于随机载荷进行统计处理，包括单参数计数法，范围对法，称对法及雨流计数法等。相比于其它方法，雨流计数法计数过程与材料真实应力-应变特性相符，有坚实的理论基础，并能准确地计算结果。近年来，雨流计数法与现代计算机技术相结合，利用其计算机程序快速准确计算的特点，实现了其计算过程的程序化，因此得到了极大的推广(2。本文采用雨流计数法对节点的应力-时间历程进行统计处理，编制程序载荷谱，结合疲劳累积损伤模型和材料的S-N 曲线，计算其危险节点的疲劳寿命。
雨流计数法简介 2
雨流计数法又为“塔项法”，是在1968年Mat-
压缩机技术01 Compress