光轴发生断裂的原因分析

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光轴在往复运动中受气体力、往复惯性力及往复运动的磨擦力作用。气体力和往复惯性力随着压缩机吸气、排气过程的变化，大小和方向不断变化，因此光轴受力为循环交变载荷。光轴上的螺纹、台阶等部位虽然存在应力集中，其强度设计时均经过严格校核，都能满足使用要求，故正常使用不会断裂。光轴之所以发生断裂，主要跟光轴的制造质量及安装使用不当给光轴造成附加外力等有关。分析如下：

光轴的制造质量差。
光轴未严格按图纸要求加工，表面加工精度低，存在刀痕；螺纹丝底圆角过小；台阶处未光滑过渡或圆角小等。这些部位都可以成为裂纹原。以螺纹加工为例，螺纹在车制过程中，由于车工经验不足或失误，未将车刀磨出图纸要求圆角。使螺纹加工完后丝底圆角过小，使该处受拉的应力集中系数及受弯曲的应力集中系统数明显加大，使光轴在交变载荷作用下产生微小裂纹，并不断扩展，最终断裂。这种情况也与使用单位用件前未认真检验光轴尺寸有关。
另外，有些光轴为了提高疲劳强度，表面镀铬、镍等金属。如镀层与基体结合不好，在使用中磨裂，则会造成裂纹下面的基体金属产生严重的集中滑移，诱发疲劳裂纹的产生。

十字头安装不正确
在设备安装中如十字头端面与十字头下滑道不垂直，光轴与十字头紧固后十字头下滑板只有前端与滑道接触，后端悬空。当压缩机运转后连杆作用力的分力使下滑板与滑道完全贴合，使活塞上翘。而活塞在本身重力作用下与气缸表面接触，造成活塞杆弯曲，产生弯曲外力。与十字头联接的螺纹部位受力最大。其应力值与活塞杆所受循环应力最大值叠加，如超过许用应力值，则活塞杆将发生断裂。
另连杆瓦、十字头、气缸、活塞等部件安装数据未达到检修规程要求，或长期使用磨损使各部间隙过大及联接螺栓松动，都会造成十字头等部位振动过大，使活塞杆承受附加外力作用，也可导致活塞杆产生裂纹断裂。

十字头螺栓预紧力不匀
这种情况是指光轴与十字头采取方法兰联接的形式。方法兰的四条螺栓在十字头与光轴固定过程中预紧力不等，使光轴螺纹处靠预紧力大的螺栓侧形成附加弯曲压应力，其与循环应力叠加，也可导致光轴断裂。

活塞托瓦及气缸磨损
活塞在气缸中往复运动虽有润滑油润滑，但经过长期使用，活塞托瓦及气缸都会发生磨损，使活塞中心逐渐低于十字头中心。使活塞杆弯曲，活塞杆受弯曲外力作用，与十字头联接部位受力最大。而且磨损越大应力越大，其与循环应力综合作用使活塞杆断裂。

气缸进入异物或水击
压缩机的气缸余隙均在几毫米，而气阀螺栓等气阀组件尺寸远远大于余隙尺寸。压缩机在运行中由于吸气阀螺栓松动后与阀组脱离，气阀组件吸入气缸或气阀因制造质量或材料疲劳破坏吸入气缸，造成活塞运动受阻，活塞杆所受拉力无限大，拉断活塞杆。
压缩机在开机过程中入口气体中大量带液，或多级压缩机级间冷却分离器长时间未排油水，导致压缩机吸入大量液体，因液体不可压缩，且不能及时排出，导致活塞运动受阻而拉断活塞杆。
另外光轴使用时间过长，超过其使用寿命，材料发生疲劳破坏也可使光轴断裂。需要指出的是，以上各因素往往同时作用，加速了光轴断裂，缩短了其使用寿命。

录入时间：2015/5/21 10:29:46 Hits:1089
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