壓縮機聯軸器柱銷斷裂原因分析

針對新裝壓縮機聯軸器發生故障的情況,從設計、材料、加工等方面進行分析,找到問題所在,妥善解決了問題我公司循環氫壓縮機C1101安裝投用后,聯軸器柱銷先后兩次發生斷裂。對聯軸器柱銷進行強度核算及斷口分析,并仔細測量了柱銷孔位、配合尺寸,由此找到故障發生的原因,并做了改進,了壓縮機同一故障不再發生。基本情況此壓縮機采用彈性圓柱銷聯軸器,共有柱銷10個,材質為2Cr13。運行81天后發生一次斷裂事故,柱銷斷裂七根。將材質更換為35CrMo運行17天后,聯軸器柱銷又斷裂兩根。事故發生后,我們對柱銷做了強度校核。二、校核柱銷剪切強度和化學成分、分析斷口形成機理由于聯軸器和飛輪是剛性聯接,柱銷在兩個輪轂的接合面處受剪切應力。經計算,柱銷的剪切強度應不低于τ=11.7MPa。通過查取相關資料得知2Cr13和35CrMoA在變載荷下的許用剪切應力分別為80MPa和180MPa,故完  全滿足工況強度要求。對兩種柱銷分別取樣進行化學元素分析,證實材料的材質合格。兩個柱銷斷口均較平齊,無明顯宏觀塑性變形痕跡,清洗后發現每個斷口都有 處先斷裂的黑色區域,其余部位呈放射狀。分析試樣為兩個斷裂柱銷的斷裂面,用KYKY—Amray2800掃描電子顯微鏡分別進行斷口分析。1#斷口為平齊的脆性斷口,裂紋源以外有放射狀解理臺階,具有粗晶反光小平面,斷口上布滿了小氣孔,沿小氣孔有許多二次裂紋。觀察整個斷裂面,找到較先開裂的裂紋源,此處有 夾雜物,進行定點能譜分析,其結果為含有NaCl、KCl等多種元素的冶金夾雜物。2#斷口形貌為放射狀解理斷口,其上氣孔數量多且較大,為圓形;裂紋源附近有兩處夾雜物,斷裂面上二次裂紋較多。兩個柱銷斷裂形貌均為平齊斷口,斷口有放射狀準解理面,并有垂直于斷裂面的二次裂紋,這種斷裂形態為脆性斷裂。可以看出柱銷斷裂時受沖擊載荷作用。從斷口掃描電鏡照片可見,裂紋源附近有冶金夾雜物,斷裂面上有許多氣孔,表明材料較疏松。通過測量檢查銷孔各部位,發現運行過程中聯軸器柱銷上的載荷受力不均勻,個別柱銷受力超載,柱銷材料表面的冶金缺陷處首先成為微裂紋的起點,柱銷在不斷超負荷運轉的情況下,表面的微裂紋沿著有氣孔的平面擴展,直至柱銷整個脆性斷裂。三、結論及采取的措施1.柱銷斷裂原因(1)材料缺陷是引起柱銷多次斷裂的主要原因,因此選擇合適的柱銷材料為解決問題的重中之重,柱銷材質選擇應在強度的前提下 考慮沖擊韌性。(2)加工誤差是造成柱銷受力不均勻的主要因素,因此聯軸器柱銷孔的形位公差須控制在規定范圍內。(3)電機和壓縮機聯軸器的對中精度也會影響聯軸器柱銷的使用壽命。2.改進措施采用低合金鋼35CrMoA加工柱銷，粗加工后進行調質處理。