【压缩机网】1、引言 

　　膜片联轴器广泛应用于电机驱动的泵、风机、压缩机等应用环境，具有以下优点：无润滑、传递效率高、补偿能力好。但是在应用过程中，经常会遇到各种各样的问题。

　　2020年6月收到用户反馈，膜片联轴器螺栓在装机过程中发生断裂。听到螺栓断裂，第一反应是在机组运行过程中发生的，很少有在试装过程中发生断裂。随后用户将断裂螺栓寄回。本文就试装过程中螺栓断裂问题进行问题分析，查找可能导致螺栓断裂的根本原因。

　　我们在寻找原因的同时，也为以后用户安装提供理论指导，防止此类问题再次发生。

　　2、联轴器螺栓原因分析

　　收到用户寄回螺栓，见下图1～图3。

　　图1：已断裂螺栓两件，其中一件螺栓头断裂，断裂面见图3，另一件螺纹处断裂。图2：退回螺栓未发生断裂，螺栓螺纹处已失效。图3：螺栓宏观断裂面。

　　经查，用户订购膜片联轴器型号为TDE4-220X，联轴器额定扭矩为2000Nm，螺栓为LS16铰制孔螺栓，螺母为DIN 980自锁螺母。用户在安装时使用气动扳手拧紧。

　　图6：螺栓相关尺寸

　　图7：螺栓硬度测试点，并测量各元素含量

。
 

　　图8：螺母硬度测试点

　　通过洛氏硬度分析仪和材质分析仪，测得数据如下：

　　螺栓材质：35CrMo；硬度HRC 28

　　螺母由于表面镀层，材质未测，硬度HRC 38

　　2-1 首先校核一下螺栓的强度：

　　传递扭矩m=2000Nm，联轴器传扭孔分度圆D=160mm，法兰厚度h=22mm，单边螺栓数量为4个，螺栓材质为35CrMo，许用拉应力［σ］=985MPa。

　　根据图8，从中间段中间截断，考虑左右平衡：

　　Q为螺栓受剪面nn（图9）的剪力，法兰传给螺栓的作用力P=Q。

　　螺栓所受剪切应力：

　　根据剪切许用应力

        螺栓承受的承压力，承压面面积，根据承压许用应力
 

　　计算可得：螺栓所受剪切应力和承压力在许用剪切应力和承压力范围内。

　　从计算数据来看，螺栓的安全裕度很大。

　　2-2 计算螺栓理论上拧断扭矩

　　
　　通过计算结果可知，当螺栓的拧紧力矩达到435Nm时，螺栓才可能会被拧断。如果按图纸规定力矩92Nm拧紧显然不会出现螺栓断裂情况。2-3 实验验证

　　找来与断裂螺栓相同的两个螺栓和螺母。

　　其中一个螺栓用扭矩扳手拧紧，调整扭矩扳手力矩为92Nm。

　　另一个螺栓用气动扳手拧紧。

　　得到的结果见下图：

　　图10：扭矩扳手拧两次并拧出，螺栓螺母有轻微发热，螺纹处未见异常。

　　图11：气动扳手拧紧一次并拧出，小型气动扳手的最大扭矩为880Nm，螺栓发热严重，并且螺纹处有明显挤压痕迹，可见螺栓镀层脱落，出现金属本色。

　　3 结论及预防措施

　　经过计算和实验分析，可以发现，由于用户用气动枪钻拧紧，气动枪钻拧紧力矩远大于螺栓规定的拧紧力矩，导致螺栓螺纹处经过积压发热，并且螺栓的硬度小于螺母的硬度，螺纹容易受挤压变形，最终导致螺纹破坏，螺栓螺母锁死，继续使用气动扳手拧紧造成螺栓最终断裂。

　　操作建议

　　在安装膜片联轴器的时候，请按照联轴器的图纸和说明书安装，使用扭矩扳手按图纸规定的螺栓拧紧力矩拧紧。

　　参考文献

　　[1]苏翼林. 材料力学[M]. 天津大学出版社, 2001

 

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