膜片聯(lián)軸器工作時,分別會受到扭矩引起的疊面應(yīng)力,軸線偏斜而引起的彎曲應(yīng)力,螺栓與膜片質(zhì)量通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心應(yīng)力以及膜片徑向、角向偏移引起的彎曲應(yīng)力等。疊面應(yīng)力會使螺栓產(chǎn)生剪切應(yīng)力;彎曲應(yīng)力使螺栓產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)力,且軸每旋轉(zhuǎn)1周應(yīng)力循環(huán)交變1次;離心力使螺栓產(chǎn)生剪切應(yīng)力,且隨轉(zhuǎn)速而變化。結(jié)合句容發(fā)電廠前置泵膜片聯(lián)軸器失效方式可知,螺栓孔附近膜片受到交變應(yīng)力和復(fù)合應(yīng)力的循環(huán)作用,發(fā)生疲勞斷裂。 膜片聯(lián)軸器是一種全金屬干式擾性聯(lián)軸器,它通過較薄的合金鋼或不銹鋼片產(chǎn)生彈性變形來實現(xiàn)聯(lián)軸器的擾性傳動,在軸向和角向有大擾度,能補償兩軸3個方向(軸向、徑向、角向)的相對位移,并有的吸振、減振作用,使聯(lián)軸器可以吸收兩側(cè)傳動軸的不對中和沖擊,特別適用于、重載的場合。其結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便、無需潤滑與維護,具有不怕酸、不怕熱等特點,因而普遍應(yīng)用于航空、航艦、石油化工、機械制造等區(qū)域。 決定膜片壽命的影響因素主要有應(yīng)力幅和平均應(yīng)力兩個方面,影響大的為應(yīng)力幅的數(shù)值。應(yīng)力幅是指動態(tài)應(yīng)力角向位移引起的彎曲應(yīng)力幅,平均應(yīng)力是指3種靜態(tài)應(yīng)力礴膜應(yīng)力、離心應(yīng)力、軸向偏差應(yīng)力)的組合應(yīng)力。實際工作中轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化、安裝誤差的調(diào)整等均會對實際壽命產(chǎn)生明顯影響。另外,膜片的制造缺陷也會影響其壽命。從應(yīng)力數(shù)值上看,角向和軸向安裝偏差應(yīng)力遠大于工作載荷所產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力和離心慣性應(yīng)力。因而,影響膜片疲勞壽命的決定因素是安裝偏差引起的附加應(yīng)力。在實際工作中,應(yīng)盡可能提升膜片聯(lián)軸器的安裝精度,即減少軸向位移量和角向位移量,以延長膜片工作壽命。 聯(lián)軸器裝配不對中是引起膜片聯(lián)軸器失效的主要原因之一,也是引起旋轉(zhuǎn)機械異常振動的主要原因。聯(lián)軸器不對中主要有角偏斜和平行不對中2種形式,平行不對中可以轉(zhuǎn)化為角偏斜形式的不對中。裝配中不可避免地會產(chǎn)生軸之間的不對中,即使開始時對中情況良好,設(shè)備運行一段時間后,由于地基沉降等原因,聯(lián)軸器仍然會出現(xiàn)不對中情況。如果不對中情況嚴(yán)重,將會導(dǎo)致設(shè)備振動加劇,如果振動不大,也不能說明無問題,只能說明膜片聯(lián)軸器的補償功能發(fā)生了作用,將設(shè)備振動控制在正確范圍內(nèi)。如果偏差繼續(xù)擴大,膜片損壞情況繼續(xù)加重,巡檢沒有及時發(fā)現(xiàn)并處理,膜片補償功能會減弱,泵體振動會加大甚至造成停泵事故,所以泵體振動情況是檢驗?zāi)て欠駬p壞的重要檢查項目,在機組運行中應(yīng)作為監(jiān)測手段。 膜片受拉斷裂是比較常見的故障,現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器膜片螺栓孔附近的危險截面處容易斷裂。對受拉膜片進行受力分析發(fā)現(xiàn):在四邊受拉且載荷分布均勻的情況下,膜片不會發(fā)生拉斷破壞失效;若載荷分布不均勻,則有可能在收拉膜片的過程中出現(xiàn)若干膜片被拉斷的現(xiàn)象。在長時間不對中的情況下工作,如果偏差超過了聯(lián)軸器補償?shù)姆秶?,則膜片聯(lián)軸器會受到峰值扭矩,其中4組受壓膜片組失穩(wěn),另外4組受拉膜片將承擔(dān)全部扭矩,所受拉力倍增。如果膜片長時間處于非均勻受力狀態(tài),部分膜片兩端螺栓孔內(nèi)側(cè)應(yīng)力超過材料的曲服,導(dǎo)致其被拉斷破壞,由于承載膜片數(shù)量逐步減少并且受力不均,原先所受應(yīng)力較低的膜片也將隨之被拉斷,隨后整組膜片都將被拉斷。 膜片受壓失穩(wěn)是膜片失效的一種常見故障,由材料力學(xué)可知,若受壓膜片承受大扭矩時的應(yīng)力大于臨界應(yīng)力,膜片將喪失其原有直線形狀的平衡,而變?yōu)槲潬顟B(tài)。 |