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壓縮機(jī)膜片聯(lián)軸器失效分析及解決

2024-05-30

作者:陳軻 趙亮 王明

(來源:壓縮機(jī)網(wǎng),版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)

1 引言

膜片聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動的泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等應(yīng)用環(huán)境,膜片聯(lián)軸器應(yīng)用范圍廣泛。具有無潤滑、傳遞效率高、補(bǔ)償能力好等優(yōu)點(diǎn)。

但是壓縮機(jī)用膜片聯(lián)軸器在使用過程中,經(jīng)常會遇到各種各樣的問題。在現(xiàn)場沒有備機(jī)的情況下,這種情況會變得十分緊急。所以,如何從源頭上規(guī)避膜片聯(lián)軸器應(yīng)用的風(fēng)險,成為了本文的研究主題。本文通過分析膜片聯(lián)軸器不同工作環(huán)境下不同的失效形式,為膜片聯(lián)軸器的使用方提供一些切實(shí)可行的改善方案。

壓縮機(jī)常用的膜片聯(lián)軸器形式如圖1所示,和國標(biāo)JBT9147-JMⅡJ系列結(jié)構(gòu)形式一致,為帶中間節(jié)的雙膜片聯(lián)軸器,由圖中9種零部件組成。本文主要涉及的損壞部件集中在圖1中件4聯(lián)軸器膜片、件6聯(lián)軸器中間節(jié)上面。

2 聯(lián)軸器失效案例分析

案例1:因扭矩波動造成的失效

某海油機(jī)組電機(jī)-壓縮機(jī),電機(jī)與壓縮機(jī)之間聯(lián)軸器功率為2240kW,轉(zhuǎn)速600RPM,扭矩35650Nm。聯(lián)軸器選用8孔膜片聯(lián)軸器,設(shè)計額定傳扭能力60kNm。根據(jù)現(xiàn)場反饋聯(lián)軸器使用28天損壞,電機(jī)軸瓦也已經(jīng)燒壞。

聯(lián)軸器主要損壞位置為被驅(qū)動側(cè)膜片,膜片的拉梁和壓梁均有斷裂特征,且壓梁段的外側(cè)膜片與兩側(cè)法蘭面均有接觸磨損,片組上側(cè)帶肩襯套沒有損傷。聯(lián)軸器損壞如圖2所示,聯(lián)軸器膜片損壞如圖3所示。

如圖3所示,拉梁斷裂位置為膜片扭轉(zhuǎn)時較薄弱位置,壓梁斷裂位置為扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)起皺位置。根據(jù)該斷裂狀態(tài),結(jié)合客戶所述聯(lián)軸器對中狀態(tài)并無明顯異常,可以判斷該膜片損壞為扭轉(zhuǎn)失效。觀察襯套磕碰點(diǎn)均處于一側(cè),而另一側(cè)完好無損傷,可知失效時為正常旋轉(zhuǎn)傳扭方向失效,并不存在反向跡象。帶肩襯套及螺栓并未發(fā)現(xiàn)任何損傷,可以判斷膜片的損壞并非由于非常大的瞬態(tài)沖擊而導(dǎo)致的瞬態(tài)斷裂,該膜片損壞可能是由于長期的扭矩不穩(wěn)定波動而導(dǎo)致的膜片扭轉(zhuǎn)交變疲勞失效。

該膜片損壞過程如下:扭矩波動——膜片疲勞強(qiáng)度超標(biāo)——部分膜片損壞——靜態(tài)強(qiáng)度不足——失效——無法保持襯套扭轉(zhuǎn)方向位置——襯套與大孔相撞——大孔、襯套損傷。

根據(jù)以上分析,可知聯(lián)軸器的失效原因應(yīng)該是長期扭矩波動導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)疲勞失效。

改進(jìn)建議:找出扭矩波動的源頭,確認(rèn)動力源和從動機(jī)是否存在載荷波動,另須確認(rèn)軸系是否存在扭向振動??赏ㄟ^加大聯(lián)軸器型號提高抗扭振能力,或者更換為10孔系列聯(lián)軸器,提高膜片剛性。

案例2:因機(jī)組不對中造成的失效

某壓縮機(jī)用戶反饋,現(xiàn)在壓縮機(jī)用膜片聯(lián)軸器呈現(xiàn)如圖4所示的斷裂形式。

如圖4所示,膜片聯(lián)軸器膜片的斷裂位置處于傳扭孔螺栓附近,這種斷裂形式是很常見的一種形式。

該膜片聯(lián)軸器失效形式,多是因?yàn)樵诎惭b膜片聯(lián)軸器時對中找正數(shù)據(jù)過大,導(dǎo)致聯(lián)軸器在正常運(yùn)行中受到了因不對中產(chǎn)生的交變應(yīng)力,最終導(dǎo)致聯(lián)軸器膜片發(fā)生斷裂。

為了解決聯(lián)軸器膜片螺栓處斷裂的問題,需要在安裝膜片聯(lián)軸器的時候按照安裝使用說明書,做好對中找正工作,保證聯(lián)軸器能夠在正常的狀態(tài)下工作。

案例3:因機(jī)組過載造成的失效

某壓縮機(jī)用戶反饋,現(xiàn)在壓縮機(jī)用膜片聯(lián)軸器呈現(xiàn)如圖5所示的斷裂形式。

如圖5所示,膜片聯(lián)軸器膜片的斷裂位置處于梁中間附近位置,這種斷裂形式也是很常見的一種形式。和圖4不一樣處在于膜片的斷裂位置。

該膜片聯(lián)軸器失效形式,多是因?yàn)槁?lián)軸器在瞬間承受過大的載荷。一般該載荷超過聯(lián)軸器所規(guī)定的瞬時扭矩和峰值扭矩,導(dǎo)致聯(lián)軸器膜片一瞬間無法承受住大載荷,造成了這種失效形式。

為了解決聯(lián)軸器膜片梁中間附近位置的問題,需要在聯(lián)軸器的前期選型階段

為了解決聯(lián)軸器上圖6的彈性原件斷裂形式的問題,需要在聯(lián)軸器的前期選型階段告知聯(lián)軸器生產(chǎn)商該機(jī)組可能存在熱脹量過大,或者機(jī)組存在軸向竄動的情況。聯(lián)軸器廠家也需要在前期技術(shù)溝通中將熱脹量或竄動量確認(rèn)好,并做好聯(lián)軸器的選型工作。機(jī)組運(yùn)行后,需要對熱脹量或竄動量進(jìn)行檢測,一旦超過聯(lián)軸器的補(bǔ)償能力,應(yīng)立即停機(jī)。

3 結(jié)論及建議

本文分享了集中膜片聯(lián)軸器和膜盤聯(lián)軸器常見的失效形式及解決方案,在聯(lián)軸器前期選型和使用過程中有如下建議:

1、及時告知聯(lián)軸器廠家聯(lián)軸器的使用工況,如有無熱脹量竄動量,有無扭矩波動,頻繁啟停等與正常運(yùn)行不同的工況。

2、聯(lián)軸器安裝過程中需要嚴(yán)格遵循廠家的安裝說明書,做好對中找正工作,并使用力矩扳手按規(guī)定力矩擰緊螺栓。

3、在聯(lián)軸器使用過程中,如果發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)行,或運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常聲響,需要停機(jī)并檢查。

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