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压缩机联轴器柱销断裂原因分析

2021-03-04 08:07:10

压缩机联轴器柱销断裂原因分析

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,了压缩机同一故障不再发生。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2Cr13。运行81天后发生一次断裂事故,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,柱销在两个轮毂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=11.7MPa。通过查取相关资料得知2Cr13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 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,找到较先开裂的裂纹源,此处有 夹杂物,进行定点能谱分析,其结果为含有NaCl、KCl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,柱销材质选择应在强度的前提下 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.改进措施采用低合金钢35CrMoA加工柱销,粗加工后进行调质处理。