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今日份干貨,分享一個活塞式壓縮機連桿斷裂的故障診斷案例

返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2023.09.13

連桿及螺釘斷裂,其原因如下。

1)連桿螺釘長期使用產(chǎn)生塑性變形

①螺釘頭或螺母與大頭端面接觸不良產(chǎn)生偏心負(fù)荷,此負(fù)荷可大到是螺栓受單純軸向拉力的七倍之多,因此,不允許有任何微小的歪斜,接觸應(yīng)均勻分布,接觸點斷開的距離最大不得超過圓周的1/8即45°。
②薄壁瓦余面過高或厚壁瓦兩邊墊片不均勻。
③螺釘材質(zhì)或加工有問題。
④安裝或檢修在擰緊螺栓時,應(yīng)松緊適當(dāng),最好用扭矩扳手,必須穿上新開口銷,以免松動。
⑤質(zhì)量不好或不符合圖紙技術(shù)要求的連桿螺栓不能使用。

2)連桿斷裂

連桿斷裂往往發(fā)生在小頭或桿身的連接處,此外是大頭與桿身相接的直角處;因為這兩處均為危險斷面,如果材質(zhì)不良或有加工缺陷會造成斷裂。在安裝或檢修時,一定要按技術(shù)規(guī)定擰緊連桿螺母,認(rèn)真檢查連桿螺栓,并鎖好開口銷,防止撞缸;檢查連桿材質(zhì)和制造質(zhì)量。


1 案例簡介


1月2日12時5分,某工廠壓縮機操作人員突然聽到2#甲烷壓縮機發(fā)出異響,還未來得及停車,機組就聯(lián)鎖跳車。機組停下后,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),一級東側(cè)缸連桿斷裂,曲軸箱北側(cè)有直徑85mm的穿孔,并有兩條裂紋向上左右延伸至箱體肋筋上,曲軸箱蓋被掀起105mmx125mm的1口子并伴有裂紋,活塞桿彎曲,十字頭變形,拆開氣缸檢查,東面一級活塞端頭粉碎性損壞,缸頭及連接螺栓經(jīng)檢查沒有發(fā)現(xiàn)變形及裂紋,查操作記錄,事故前各工藝指數(shù)均在指標(biāo)范圍內(nèi)。


2 原因分析


經(jīng)分析認(rèn)為主要是該壓縮機的活塞采用空心鑄鋁,由于活塞在設(shè)計制造時,活塞端面排砂工藝孔采用錐形螺紋絲堵進(jìn)行密封,活塞與絲堵兩種材料均為ZGA1,絲堵擰緊后再上車床光平,沒有采取必要的鎖緊措施。當(dāng)活塞在往復(fù)運行中,活塞空腔內(nèi)存在一定的交變壓力作用,在交變壓力作用下,絲堵預(yù)緊力逐漸下降,絲堵就慢慢退出,當(dāng)退至一定位置,預(yù)緊力小于氣壓差力時,絲堵就突然脫落于氣缸中,造成活塞與缸體前端密封面機械撞擊,致使活塞端面損壞,活塞碎片落入缸頭活塞背帽孔中,活塞桿運動力直接作用于缸頭上,活塞桿、連桿受拉、壓折力的作用下,而使連桿最薄弱處斷裂。斷裂的連桿隨曲軸做圓周運動,甩動連桿使曲軸箱、曲軸箱蓋、箱內(nèi)油管損壞,最終因油壓降低而聯(lián)鎖自動停車。


3 解決辦法


①停車將活塞取出,退出絲堵,在活塞各絲堵沿螺紋圓周鏜60°、深20mm的坡口,然后在其中一個絲堵上鉆直徑為8mm的通孔,作加熱和焊接時的排氣孔。

②將活塞吊至焊接平臺,用電阻加熱器纏繞活塞的側(cè)面,用2~2.5h將活塞加熱至250℃,用直徑4mm鋁焊絲,采用手工氬弧焊焊接。首先將損壞部位焊好,再焊各絲堵,然后在不拆保溫層的條件下使活塞整體慢慢冷卻至常溫,再用鋁棒將絲堵上所鉆的孔堵死,用手工氬弧焊焊死鋁棒。焊好的活塞上車床車光平端面并檢查圓柱度。

③曲軸箱損壞部位的處理:首先用磨光機打磨損傷部位,找出各裂紋及裂紋終點,在各裂紋終點打直徑6mm的通孔防止裂紋進(jìn)一步延伸,然后對曲軸箱側(cè)面裂紋用磨光機打磨60°、深15mm的坡口,用氣焊將裂紋四周做預(yù)熱處理,再用Z208焊條對裂紋進(jìn)行手工電弧焊接,在焊接過程中采用間斷焊接且邊焊邊敲打,焊后用氣焊對焊縫周圍加熱使其慢慢冷卻,以便消除焊接產(chǎn)生的應(yīng)力。在通孔部位周圍打直徑10mm的通孔(應(yīng)避開肋筋)8個,然后用厚度為8mm的蓋板加密封墊,通過螺栓連接封死通孔,防止漏油,曲軸箱蓋穿孔也是用蓋板的方法做同樣處理。


4 吸取的教訓(xùn)


①對于鋁材活塞,在設(shè)計制造時,清砂工藝孔采用焊接方法處理是最理想的,或?qū)⒒钊麖闹胁糠肿鲀啥螡茶T,再靠機加工保證尺寸及密封位置精度,然后由活塞桿及活塞背帽來連接緊固。

②無論用什么材料制成的活塞,在加工處理時,工藝孔絲堵不宜采用錐形螺紋,最好是絲孔內(nèi)有密封端面,加熱密封擰緊絲堵,防止壓縮機在運行中活塞體內(nèi)腔有壓力變化,另外,工藝孔用絲堵處理時,絲堵一定要做防松處理,以防絲堵脫落。

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