压缩机曲轴平衡块螺栓紧固失效原因分析

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1、3LH-10/8-G型无油润滑压缩机事故分析施瑶君（余姚通用机器厂（余姚捷华压缩机有限公司 ） 浙江余姚 315400）摘要：对压缩机曲轴平衡块螺栓紧固失效的原因和演变过程进行了深入分析，找出了螺栓紧固失效的直接原因和间接原因，并提出了防范措施。关键词：压缩机；振动；平衡块螺栓；初始预紧力；紧固失效3LH-10/8-G Oil-free Compressor AccidentAnalysisShiYaojun（YuyaoGeneralMachinery Factory(YuyaoJiehuaCompressorCo.,Ltd.)

2、Yuyao,Zhejiang315400）Abstract:Forfailurereason andevolutionofthecompressorcrankshaftbalanceweight’sboltproceed depthanalysis,andfind the direct causesand indirectcausesofboltfastening failure,and prevent measures.Keywords:compressor；vibration；balance block bolts；init

3、ial preload；fastening failure1前言某针织厂一台工艺用LW-10/8型无油润滑压缩机在用户自行调试使用十二天后，运行过程中突然发生了严重的事故，曲轴的两个平衡块撞碎机身后端铸铁盖板后飞离压缩机，一级十字头体破裂，其主要零件均受到不同程度的损坏，直接经济损失在6万元以上。分析这次事故的产生原因，对同类型压缩机的安装调试和制造质量控制具有一定的借鉴作用。2事故现场情况压缩机曲轴的两个平衡块掉在离机身1米左右的地上，其中右端平衡块尚带一支紧固螺栓，左端平衡块尚带二支紧固螺栓，四支平衡块紧固螺栓除一支在曲轴箱

4、内脱落时击碎油过滤器后存在弯曲外，其余三支均无明显的变形现象。进一步对主机解体时发现：与一级活塞杆相连接的十字头体的上端部已断裂，部分碎片落在曲轴箱内，一级活塞杆端部与连杆小头端有严重的相互撞击痕迹。一级气缸下部的一只吸气阀已严重破碎，其中一块约60×30×14（mm）的阀盖碎片已落入气缸内部，该气阀的制动器端部小平面有一个直径约10mm的凹形深坑，顶紧用的压阀螺钉端头也呈现半球形状。对四支曲轴平衡块紧固螺栓及曲轴的4个M20螺纹孔进行了检查，其螺纹牙形都完好无损，螺纹精度符合图样要求，螺栓端部平面与螺纹轴心线垂直度亦符合要求。

5、但是进一步检查后发现，螺栓端部平面与平衡块螺栓孔平面的紧固接触面痕迹只有20%左右，远小于图样规定的接触面积≥70%的要求。3事故发生原因分析（1）该机在正式使用前，由用户自行调试。调试前，按随机产品使用说明书要求对各级吸排气阀作了去除油封的清洗处理。但在安装气阀时，由于操作者缺乏经验，未将其中的一只吸气阀的压阀螺钉完全顶紧，致使该吸气阀在运行时产生颤动，继而引起阀座密封面铝垫圈破损断裂后间隙增大，造成该气阀在长期冲击振动下疲劳破裂，导致碎片进入气缸内部。这一演变过程可由压阀螺钉端部呈现的半球状及气阀制动器端部平面的凹形坑证实。

6、（2）当一级活塞运行至下止点位置时，因与气阀碎片撞击和曲轴旋转力的作用，引起强度相对较弱的十字头体上端部与十字头主体断裂。当曲轴旋转一周后，十字头体向上运行，因断口产生位移，造成一级活塞体撞击一级气缸盖，这样，缸体与缸盖间的密封失效，冷却水大量漏入气缸内部。此时，一级气缸已失去工作能力，但二级气缸还在正常运行，大量冷却水被吸入二级气缸，继而引起二级气缸液击。由于一、二级平衡力严重失调和二级气缸的液击，使压缩机的振动急剧增大。（3）由于十字头体断裂和压缩机振动增大的原因，严重影响了平衡块与曲轴之连接紧固螺栓的初始预紧力，从而产生了

7、曲轴平衡块螺栓紧固失效的事故。4螺栓紧固失效分析曲轴平衡块紧固螺栓所用材料为35中碳钢调质处理。螺栓预紧力的大小根据螺栓组受力和联接的工作要求决定，一般推荐用预紧力限值如下：式中：----预紧力N----螺栓材料的屈服极限Mpa----螺纹公称应力截面积mm2螺纹联接在装配时都要预紧，其目的在于增强联接的刚性、紧密性与防松能力。拧紧时，扳手力矩T是用于克服螺纹副的螺纹阻力矩T1及螺栓端部与被联接件支承面间的端面摩擦力矩T2，其公式如下：式中：----预紧力N----螺纹中径mm----螺纹升角----螺纹当量摩擦角，----螺纹

8、当量摩擦系数----联接件支承面间的摩擦系数----支承面直径mm-------螺栓孔直径mm在预紧力的作用下，螺栓存在拉应力σ和扭转应力τ。拉应力扭转应力式中：d----螺栓杆部直径mm当螺栓尺寸及相关零件的材质、载荷状况等确定后，设计人员在图样中规定扳手力矩