膜片聯(lián)軸器失效是什么原因?
膜片聯(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,也是引起旋轉機械異常振動(dòng)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,平行不對中可以轉化為角偏斜形式的不對中。裝配中不可避免地會(huì )產(chǎn)生軸之間的不對中,即使開(kāi)始時(shí)對中情況良好,設備運行一段時(shí)間后,由于地基沉降等原因,聯(lián)軸器仍然會(huì )出現不對中情況。如果不對中情況嚴重,將會(huì )導致設備振動(dòng)加劇,如果振動(dòng)不大,也不能說(shuō)明無(wú)問(wèn)題,只能說(shuō)明膜片聯(lián)軸器的補償功能發(fā)生了作用,將設備振動(dòng)控制在正確范圍內。如果偏差繼續擴大,膜片損壞情況繼續加重,巡檢沒(méi)有及時(shí)發(fā)現并處理,膜片補償功能會(huì )減弱,泵體振動(dòng)會(huì )加大甚至造成停泵事故,所以泵體振動(dòng)情況是檢驗膜片是否損壞的重要檢查項目,在機組運行中應作為監測手段。
決定膜片壽命的影響因素主要有應力幅和平均應力兩個(gè)方面,影響大的為應力幅的數值。應力幅是指動(dòng)態(tài)應力角向位移引起的彎曲應力幅,平均應力是指3種靜態(tài)應力礴膜應力、離心應力、軸向偏差應力)的組合應力。實(shí)際工作中轉速和轉矩的變化、安裝誤差的調整等均會(huì )對實(shí)際壽命產(chǎn)生明顯影響。另外,膜片的制造缺陷也會(huì )影響其壽命。從應力數值上看,角向和軸向安裝偏差應力遠大于工作載荷所產(chǎn)生的薄膜應力和離心慣性應力。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力。在實(shí)際工作中,應盡可能提升膜片聯(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(cháng)膜片工作壽命。
膜片聯(lián)軸器采用很薄的金屬膜片作為彈性元件,角向和軸向剛度低,因而附加軸向力和附加彎矩很小。由于齒式聯(lián)軸器齒面可相對滑移,所以人們往往覺(jué)得齒式聯(lián)軸器能夠補償大的角向和軸向不對中,而不會(huì )給機組附加影響。事實(shí)上,這種想法是錯誤的。彈性膜片聯(lián)軸器在受載后由于摩擦和兩軸的不對中會(huì )對軸和軸承產(chǎn)生很大的附加軸向力和附加彎矩。
彈性膜片聯(lián)軸器依靠金屬膜片來(lái)傳遞扭矩并吸收由不對中引起的變形,零部件之間沒(méi)有相對運動(dòng),沒(méi)有摩擦磨損,因而不需要潤滑,符合流程設備無(wú)油化發(fā)展方向。齒式聯(lián)軸器是剛性可移式聯(lián)軸器,它靠齒面之間的相對滑移來(lái)補償兩軸的不對中,因此齒式聯(lián)軸器要潤滑,而且潤滑條件是決定齒式聯(lián)軸器工作好壞的關(guān)鍵。特別是在運轉時(shí)顯得為突出,如在離心力的作用下,油的分離、泄漏等,以及潤滑油的選擇,往往因潤滑設計用的是被連接機器的軸承潤滑油,而不是承載能力適當的齒輪潤滑油。因此,運轉的齒式聯(lián)軸器的潤滑問(wèn)題尤為突出。另一方面,齒面相對滑移產(chǎn)生的磨損又會(huì )造成油泥和不平衡等一系列問(wèn)題。所以,雖然齒式聯(lián)軸器曾經(jīng)是大功率應用的選擇,但隨著(zhù)膜片聯(lián)軸器的出現和發(fā)展,齒式聯(lián)軸器逐步淡出了。
膜片聯(lián)軸器能夠補償的不對中形式包括如下3種基本類(lèi)型:角向(兩軸中心線(xiàn)成角度交于兩軸端之間的中點(diǎn))、橫向(兩軸中心線(xiàn)平行偏移)和軸向(兩軸軸向間隙過(guò)大)。旋轉軸系運行時(shí)出現的實(shí)際偏移往往是以上任意2種不對中的組合或者同時(shí)兼有3種不對中形式,因此膜片聯(lián)軸器實(shí)際工作時(shí)的載荷及變形比較復雜。
膜片聯(lián)軸器在使用過(guò)程中需要遵守的原則:
1、扭矩傳感器在使用時(shí),要將其安裝在兩組聯(lián)軸器的動(dòng)力源和負載之間,動(dòng)力負載和負載設備固定避免震動(dòng),否則將導致儀表無(wú)法正常工作。
2、標準扭矩儀表使用時(shí),不論采用什么方式安裝,聯(lián)軸器要承受的軸向力、彎矩,盡量避免儀表承受力過(guò)大,直接導致儀表?yè)p壞,無(wú)法使用。
3、在一般情況傳感器安裝時(shí),選擇的聯(lián)軸器為剛性連接,震動(dòng)大,同心度小與0.2mm大0.05mm時(shí),建議使用彈性連接。再此范圍之外的可選用剛性連接。
膜片作為膜片聯(lián)軸器的關(guān)鍵彈性元件,工作時(shí)承受的主要負荷。當膜片聯(lián)軸器旋轉時(shí),其角向偏移將產(chǎn)生交變應力,每旋轉一周循環(huán)交變一次。膜片動(dòng)應力將導致膜片和螺栓的疲勞破壞,因而準確地計算動(dòng)靜復合應力,是預測膜片聯(lián)軸器壽命、膜片式聯(lián)軸器工作的關(guān)鍵。
已有的相關(guān)研討多限于分析膜片在單承受某一種載荷時(shí)的應力分布情況,而對于膜片實(shí)際承受復雜載荷時(shí)的動(dòng)靜復合應力較少涉及。
相鄰兩螺栓孔之間的膜片段可等效為懸臂梁,并利用材料力學(xué)的方法推導出連桿型膜片聯(lián)軸器在單承受轉矩、離心載荷、軸向偏移以及角向偏移時(shí)膜片內部應力的計算公式,同時(shí)提出了一種計算膜片扭轉剛度的方法,是運用經(jīng)驗公式來(lái)分析膜片應力和剛度的典型方法,但是其大的不足是無(wú)法考慮螺栓孔周?chē)鷧^域應力集中效應的影響,導致計算應力與實(shí)際應力有大的差距。