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壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

 

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析 
 

  【壓縮機網】1、引言 

  膜片聯軸器廣泛應用于電機驅動的、風機、壓縮機等應用環(huán)境,具有以下優(yōu)點:無潤滑、傳遞效率高、補償能力好。但是在應用過程中,經常會遇到各種各樣的問題。

  2020年6月收到用戶反饋,膜片聯軸器螺栓在裝機過程中發(fā)生斷裂。聽到螺栓斷裂,第一反應是在機組運行過程中發(fā)生的,很少有在試裝過程中發(fā)生斷裂。隨后用戶將斷裂螺栓寄回。本文就試裝過程中螺栓斷裂問題進行問題分析,查找可能導致螺栓斷裂的根本原因。

  我們在尋找原因的同時,也為以后用戶安裝提供理論指導,防止此類問題再次發(fā)生。

  2、聯軸器螺栓原因分析

  收到用戶寄回螺栓,見下圖1~圖3。

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  圖1:已斷裂螺栓兩件,其中一件螺栓頭斷裂,斷裂面見圖3,另一件螺紋處斷裂。圖2:退回螺栓未發(fā)生斷裂,螺栓螺紋處已失效。圖3:螺栓宏觀斷裂面。

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  經查,用戶訂購膜片聯軸器型號為TDE4-220X,聯軸器額定扭矩為2000Nm,螺栓為LS16鉸制孔螺栓,螺母為DIN 980自鎖螺母。用戶在安裝時使用氣動扳手擰緊。

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  圖6:螺栓相關尺寸

  圖7:螺栓硬度測試點,并測量各元素含量

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析。
 

  圖8:螺母硬度測試點

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  通過洛氏硬度分析儀和材質分析儀,測得數據如下:

  螺栓材質:35CrMo;硬度HRC 28

  螺母由于表面鍍層,材質未測,硬度HRC 38

  2-1 首先校核一下螺栓的強度:

  傳遞扭矩m=2000Nm,聯軸器傳扭孔分度圓D=160mm,法蘭厚度h=22mm,單邊螺栓數量為4個,螺栓材質為35CrMo,許用拉應力[σ]=985MPa。

  根據圖8,從中間段中間截斷,考慮左右平衡:

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  Q為螺栓受剪面nn(圖9)的剪力,法蘭傳給螺栓的作用力P=Q。

  螺栓所受剪切應力:
壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  根據剪切許用應力 壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

        螺栓承受的承壓力,承壓面面積,根據承壓許用應力
 

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析
  計算可得:螺栓所受剪切應力和承壓力在許用剪切應力和承壓力范圍內。

  從計算數據來看,螺栓的安全裕度很大。

  2-2 計算螺栓理論上擰斷扭矩

  壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析
  通過計算結果可知,當螺栓的擰緊力矩達到435Nm時,螺栓才可能會被擰斷。如果按圖紙規(guī)定力矩92Nm擰緊顯然不會出現螺栓斷裂情況。2-3 實驗驗證

  找來與斷裂螺栓相同的兩個螺栓和螺母。

  其中一個螺栓用扭矩扳手擰緊,調整扭矩扳手力矩為92Nm。

  另一個螺栓用氣動扳手擰緊。

  得到的結果見下圖:

壓縮機膜片聯軸器螺栓斷裂分析

  圖10:扭矩扳手擰兩次并擰出,螺栓螺母有輕微發(fā)熱,螺紋處未見異常。

  圖11:氣動扳手擰緊一次并擰出,小型氣動扳手的最大扭矩為880Nm,螺栓發(fā)熱嚴重,并且螺紋處有明顯擠壓痕跡,可見螺栓鍍層脫落,出現金屬本色。

  3 結論及預防措施

  經過計算和實驗分析,可以發(fā)現,由于用戶用氣動槍鉆擰緊,氣動槍鉆擰緊力矩遠大于螺栓規(guī)定的擰緊力矩,導致螺栓螺紋處經過積壓發(fā)熱,并且螺栓的硬度小于螺母的硬度,螺紋容易受擠壓變形,最終導致螺紋破壞,螺栓螺母鎖死,繼續(xù)使用氣動扳手擰緊造成螺栓最終斷裂。

  操作建議

  在安裝膜片聯軸器的時候,請按照聯軸器的圖紙和說明書安裝,使用扭矩扳手按圖紙規(guī)定的螺栓擰緊力矩擰緊。

  參考文獻

  [1]蘇翼林. 材料力學[M]. 天津大學出版社, 2001

 


來源:本站原創(chuàng)

標簽: 聯軸器膜片螺栓  

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