壓縮機(jī)活塞桿的服役行為及失效分析.pdf

1、活塞桿在整個(gè)壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)中負(fù)責(zé)動(dòng)力的傳動(dòng),主要是將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng),推動(dòng)活塞做功?；钊麠U在運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生失效斷裂,這嚴(yán)重影響了壓縮機(jī)的正常運(yùn)行,增大了企業(yè)的生產(chǎn)成本。對(duì)斷裂活塞桿進(jìn)行失效分析,找出活塞桿斷裂的原因,對(duì)于提高活塞桿的使用壽命,保持壓縮機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性有很重要的指導(dǎo)意義。
　　 本文以一起發(fā)生失效斷裂事故的壓縮機(jī)活塞桿作為研究對(duì)象,從理化試驗(yàn)分析和有限元力學(xué)模擬兩方面對(duì)活塞桿的失效原因進(jìn)行了研究。在理化試

2、驗(yàn)方面,主要對(duì)活塞桿失效件進(jìn)行了斷口分析、微觀組織檢驗(yàn)、化學(xué)成分分析和力學(xué)性能測試。試驗(yàn)結(jié)果表明:失效活塞桿材質(zhì)的化學(xué)成分、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均符合GB/T3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》中38CrMoAl的技術(shù)條件,但延伸率和沖擊韌性低于標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值;材質(zhì)的金相組織由回火索氏體和塊狀鐵素體組成,而且在活塞桿表面未觀察到氮化層;活塞桿的斷裂屬于疲勞斷裂,疲勞源位于斷口邊緣靠近軸肩的區(qū)域。
　　 依據(jù)活塞桿設(shè)計(jì)圖紙中的結(jié)構(gòu)和實(shí)際

3、加工后的結(jié)構(gòu)建立了兩種模型,采用ANSYS軟件對(duì)活塞桿進(jìn)行有限元力學(xué)分析。通過建模、網(wǎng)格劃分、有限元計(jì)算,獲得了活塞桿在最大拉力作用下的應(yīng)力分布圖。模擬計(jì)算結(jié)果表明活塞桿的最大等效應(yīng)力位置位于軸肩處,通過對(duì)比軸肩部位的圓角過渡和內(nèi)凹槽過渡兩種結(jié)構(gòu)形式,發(fā)現(xiàn)后一種結(jié)構(gòu)使活塞桿軸肩處的應(yīng)力集中更加嚴(yán)重,其最大等效應(yīng)力從520MPa增大到892MPa。
　　 綜合失效活塞桿的理化試驗(yàn)結(jié)果和有限元模擬分析結(jié)果可知,導(dǎo)致活塞桿發(fā)生疲勞斷裂