壓縮機活塞桿的服役行為及失效分析.pdf

1、活塞桿在整個壓縮機機構中負責動力的傳動,主要是將曲軸的旋轉運動轉變?yōu)橥鶑瓦\動,推動活塞做功。活塞桿在運行過程中經(jīng)常發(fā)生失效斷裂,這嚴重影響了壓縮機的正常運行,增大了企業(yè)的生產(chǎn)成本。對斷裂活塞桿進行失效分析,找出活塞桿斷裂的原因,對于提高活塞桿的使用壽命,保持壓縮機的運行穩(wěn)定性有很重要的指導意義。
　　 本文以一起發(fā)生失效斷裂事故的壓縮機活塞桿作為研究對象,從理化試驗分析和有限元力學模擬兩方面對活塞桿的失效原因進行了研究。在理化試

2、驗方面,主要對活塞桿失效件進行了斷口分析、微觀組織檢驗、化學成分分析和力學性能測試。試驗結果表明:失效活塞桿材質的化學成分、抗拉強度和屈服強度均符合GB/T3077-1999《合金結構鋼》中38CrMoAl的技術條件,但延伸率和沖擊韌性低于標準中的規(guī)定值;材質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)活塞桿設計圖紙中的結構和實際

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