四方压缩机

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2008-1-29 17:45:32

压缩机联轴器柱销断裂原因分析

核心提示：针对新装压缩机联轴器发生故障的情况，从设计、材料、加工等方面进行分析，找到问题所在，妥善解决了问题。 
关 键 字：压缩机 联轴器 柱销断裂 原因分析 加工精度  
我公司循环氢压缩机C1101安装投用后，联轴器柱销先后两次发生断裂。对联轴器柱销进行强度核算及断口分析，并仔细测量了柱销孔位、配合尺寸，由此找到故障发生的原因，并做了改进，保证了压缩机同一故障不再发生。 
一、基本情况 
此压缩机采用弹性圆柱销联轴器，共有柱销10个，材质为2Crl3。运行81天后发生第一次断裂事故，柱销断裂七根。将材质更换为35CrMo运行17天后，联轴器柱销又断裂两根。事故发生后，我们对柱销做了强度校核。  
二、校核柱销剪切强度和化学成分、分析断口形成机理 
由于联轴器和飞轮是刚性联接，柱销在两个轮毅的接合面处受剪切应力。经计算，柱销的剪切强度应不低于τ=11.7 MPa。  
通过查取相关资料得知2Crl3和35CrMoA在变载荷下的许用剪切应力分别为80MPa和180MPa，故完全满足工况强度要求。 
对两种柱销分别取样进行化学元素分析，证实材料的材质合格。 
两个柱销断口均较平齐，无明显宏观塑性变形痕迹，清洗后发现每个断口都有一处先断裂的黑色区域，其余部位呈放射状。 
分析试样为两个断裂柱销的断裂面，用KYKY-Amray2800扫描电子显微镜分别进行断口分析。 
1>#断口为平齐的脆性断口，裂纹源以外有放射状解理台阶，具有粗晶反光小平面，断口上布满了小气孔，沿小气孔有许多二次裂纹。观察整个断裂面，找到最先开裂的裂纹源，此处有一夹杂物，进行定点能谱分析，其结果为含有NaCl、KC1等多种元素的冶金夹杂物。 
2>#断口形貌为放射状解理断口，其上气孔数量多且较大，为圆形；裂纹源附近有两处夹杂物，断裂面上二次裂纹较多。两个柱销断裂形貌均为平齐断口，断口有放射状准解理面，并有垂直于断裂面的二次裂纹，这种断裂形态为脆性断裂。可以看出柱销断裂时受冲击载荷作用。 
从断口扫描电镜照片可见，裂纹源附近有冶金夹杂物，断裂面上有许多气孔，表明材料较疏松。 
通过测量检查销孔各部位，发现运行过程中联轴器柱销上的载荷受力不均匀，个别柱销受力超载，柱销材料表面的冶金缺陷处首先成为微裂纹的起点，柱销在不断超负荷运转的情况下，表面的微裂纹沿着有气孔的平面扩展，直至柱销整个脆性断裂。 
三、结论及采取的措施 
1．柱销断裂原因  
(1)材料缺陷是引起柱销多次断裂的主要原因，因此选择合适的柱销材料为解决问题的重中之重，柱销材质选择应在保证强度的前提下重点考虑冲击韧性。 
(2)加工误差是造成柱销受力不均匀的主要因素，因此联轴器柱销孔的形位公差必须控制在规定范围内。 
(3)电机和压缩机联轴器的对中精度也会影响联轴器柱销的使用寿命。 
2．改进措施 
(1)采用低合金钢35CrMoA加工柱销。粗加工后进行调质处理，调质硬度为HB260>~280，严格按图上技术要求加工。加工后要对每个柱销进行无损探伤。 
(2)为保证各柱销受力均匀，需重新加工电机对轮和压缩机飞轮的柱销孔。 
(3)确保联轴器的装配精度及电机和压缩机的同心度要求，制定合理的拆装方案，紧固柱销时应使用力矩扳手均匀锁紧。 
采取以上措施后，重整C1101压缩机运行平稳，联轴器柱销未再发生断裂事故，设备隐患彻底消除。  
参考文献： 
[1]邢子文．螺杆压缩机[M]．北京：机械工业出版社，2000. 
[2]郁永章等．容积式压缩机技术手册[M]．北京：机械工业出版社，2000. 
[3]Netzel.P．高性能气体压缩机密封[K]北京：机械工业出版社，1991.

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