【壓縮機(jī)網(wǎng)】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，具有以下優(yōu)點(diǎn)：無潤滑、傳遞效率高、補(bǔ)償能力好。但是在應(yīng)用過程中，經(jīng)常會遇到各種各樣的問題。

　　2020年6月收到用戶反饋，膜片聯(lián)軸器螺栓在裝機(jī)過程中發(fā)生斷裂。聽到螺栓斷裂，第一反應(yīng)是在機(jī)組運(yùn)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(jìn)行問題分析，查找可能導(dǎo)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(dǎo)，防止此類問題再次發(fā)生。

　　2、聯(lián)軸器螺栓原因分析

　　收到用戶寄回螺栓，見下圖1～圖3。

　　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。

　　經(jīng)查，用戶訂購膜片聯(lián)軸器型號為TDE4-220X，聯(lián)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?jǐn)Q緊。

　　圖6：螺栓相關(guān)尺寸

　　圖7：螺栓硬度測試點(diǎn)，并測量各元素含量

。
 

　　圖8：螺母硬度測試點(diǎn)

　　通過洛氏硬度分析儀和材質(zhì)分析儀，測得數(shù)據(jù)如下：

　　螺栓材質(zhì)：35CrMo；硬度HRC 28

　　螺母由于表面鍍層，材質(zhì)未測，硬度HRC 38

　　2-1 首先校核一下螺栓的強(qiáng)度：

　　傳遞扭矩m=2000Nm，聯(lián)軸器傳扭孔分度圓D=160mm，法蘭厚度h=22mm，單邊螺栓數(shù)量為4個，螺栓材質(zhì)為35CrMo，許用拉應(yīng)力［σ］=985MPa。

　　根據(jù)圖8，從中間段中間截斷，考慮左右平衡：

　　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(yīng)力：

　　根據(jù)剪切許用應(yīng)力

        螺栓承受的承壓力，承壓面面積，根據(jù)承壓許用應(yīng)力
 

　　計算可得：螺栓所受剪切應(yīng)力和承壓力在許用剪切應(yīng)力和承壓力范圍內(nèi)。

　　從計算數(shù)據(jù)來看，螺栓的安全裕度很大。

　　2-2 計算螺栓理論上擰斷扭矩

　　
　　通過計算結(jié)果可知，當(dāng)螺栓的擰緊力矩達(dá)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(xiàn)螺栓斷裂情況。2-3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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?jǐn)Q緊，調(diào)整扭矩扳手力矩為92Nm。

　　另一個螺栓用氣動扳手?jǐn)Q緊。

　　得到的結(jié)果見下圖：

　　圖10：扭矩扳手?jǐn)Q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?jǐn)Q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(yán)重，并且螺紋處有明顯擠壓痕跡，可見螺栓鍍層脫落，出現(xiàn)金屬本色。

　　3 結(jié)論及預(yù)防措施

　　經(jīng)過計算和實(shí)驗(yàn)分析，可以發(fā)現(xiàn)，由于用戶用氣動槍鉆擰緊，氣動槍鉆擰緊力矩遠(yuǎn)大于螺栓規(guī)定的擰緊力矩，導(dǎo)致螺栓螺紋處經(jīng)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(dǎo)致螺紋破壞，螺栓螺母鎖死，繼續(xù)使用氣動扳手?jǐn)Q緊造成螺栓最終斷裂。

　　操作建議

　　在安裝膜片聯(lián)軸器的時候，請按照聯(lián)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(xiàn)

　　[1]蘇翼林. 材料力學(xué)[M]. 天津大學(xué)出版社, 2001

 

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