大型離心風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器螺栓斷裂分析_第1頁(yè)
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1、大型離心風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器螺栓斷裂失效分析大型離心風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器螺栓斷裂失效分析【摘要】本文介紹了某發(fā)電公司一次風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器螺栓斷裂情況,從風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式工頻與變頻的不同、螺栓材質(zhì)及力學(xué)特性和強(qiáng)度性能等方面對(duì)聯(lián)軸器螺栓失效原因做了全面的分析,得出了螺栓斷裂的失效的原因除了本身材質(zhì)及熱處理工藝等原因外,還與風(fēng)機(jī)變頻工況下的復(fù)雜受力情況有一定的關(guān)系,最后給出了預(yù)防螺栓斷裂失效的有效措施。【關(guān)鍵詞】斷裂熱處理疲勞受力1斷裂情況簡(jiǎn)介某發(fā)電公司的一次風(fēng)機(jī)采用的是

2、沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的型號(hào)為G926N017F的雙吸單出式離心風(fēng)機(jī),采用右旋方式、葉片前彎式結(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)與電機(jī)連接采用膜片式聯(lián)軸器,如圖1所示,用16條螺栓連接,每側(cè)8條。聯(lián)軸器螺栓材質(zhì)為45#鋼,規(guī)格為M30170。圖1膜片聯(lián)軸器示意圖在2011年3月,發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器防護(hù)罩下方遺落有3個(gè)螺栓螺母,檢查確認(rèn)系聯(lián)軸器的螺栓的緊固螺母。就地觀測(cè)軸承振動(dòng)、溫度、運(yùn)行聲音等運(yùn)行參數(shù)均無(wú)異常。經(jīng)停運(yùn)風(fēng)機(jī)之后,檢查膜片聯(lián)軸器兩側(cè)的螺栓分別斷裂2只和1

3、只。2斷裂原因分析2.1風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及螺栓受力分析據(jù)了解,該風(fēng)機(jī)從2009年開(kāi)始投入變頻工況運(yùn)行,風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行中,由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的頻繁變化,無(wú)形中增加了對(duì)螺栓附加的剪切應(yīng)力。同時(shí),在實(shí)際的變頻運(yùn)行過(guò)程中,電機(jī)的軸向竄動(dòng)量也明顯增大,造成聯(lián)軸器的軸向竄動(dòng)量也增大,可能會(huì)造成螺栓軸向受力增加。如圖2所示為螺栓受力分析示意圖。2.2.2化學(xué)成分及力學(xué)性能分析(一)化學(xué)成分分析項(xiàng)目CSiMnSP標(biāo)準(zhǔn)值0.42~0.500.17~0.370.50~

4、0.80≤0.040≤0.040試件0.430.270.610.0320.017結(jié)論合格合格合格合格合格(二)力學(xué)性能分析項(xiàng)目抗拉強(qiáng)度σb(MPa)伸長(zhǎng)率δ5%標(biāo)準(zhǔn)值63717試件68514結(jié)論合格不合格(三)硬度分析項(xiàng)目HB標(biāo)準(zhǔn)(正火態(tài))標(biāo)準(zhǔn)(調(diào)質(zhì)態(tài))試件171187~229220~256結(jié)論不合格從上述的材質(zhì)化學(xué)成分分析、力學(xué)性能分析和硬度分析的結(jié)果來(lái)看,我們能得出如下幾個(gè)結(jié)論:(1)該螺栓經(jīng)化學(xué)成份分析為45#鋼,與實(shí)際相符。(2

5、)該螺栓的抗拉強(qiáng)度符合45#鋼的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明該螺栓強(qiáng)度合格,(3)該螺栓的斷口伸長(zhǎng)率小于標(biāo)準(zhǔn)值,說(shuō)明該螺栓塑性較差。(4)該螺栓的材質(zhì)硬度低于標(biāo)準(zhǔn)值,說(shuō)明該螺栓硬度不夠。2.2.3金相組織分析通過(guò)低倍組織100倍和斷裂金相組織100倍微觀檢查,發(fā)現(xiàn)組織內(nèi)存在有大量的夾雜物,說(shuō)明材料原始加工存在原始缺陷。從圖3可以看到,內(nèi)壁裂紋內(nèi)充滿(mǎn)氧化物,裂紋尖端沿晶擴(kuò)展??拷鼉?nèi)壁組織為鐵素體+碳化物,珠光體形態(tài)完全消失,近內(nèi)壁位置碳化物在晶界聚

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