电机断轴原因

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螺旋输送机的断轴原因分析及改造

作者：井宝丰

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第01期

摘 要：螺旋输送机在进行运行的过程中，其经常会出现断轴的情况，这种情况不仅会降低螺旋输送机运行的稳定性，也会对物料输送的效率造成非常大的影响。相关人员要结合国内外先进的经验，对其断轴的原因进行研究，并找到有效的措施对螺旋输送机进行改造。本文就螺旋输送机的断轴原因进行有效的分析，结合先进的科学技术对其进行改造，其的整体性能才能够得到提升。

关键词：螺旋输送机;断轴;改造

螺旋输送机在进行运行的过程中，主要的作用就是对物料进行输送。在进行输送的过程中，其采用的一般主要是螺旋旋转的方式，在对物料进行运输的过程中，其在料槽内一般都是进行垂直和水平运输。螺旋输送机运输的物料一般主要是小块状物料和粉状的物料，相比较于其他的设备而言，其本身的物料输送成本非常低，当其在进行运行的过程中一旦出现问题的时候，维修非常方便。螺旋输送机运行的过程中对周围环境造成的影响非常小。输送料槽本身始终处于密封状态，其在进行物料输送的时候，能够在输送线路任何部位进行装料。

1 改造前结构与断轴原因

螺旋输送机的轴管采用304L无缝钢管，叶片采用10mm厚的钢板拉制成形，螺旋轴的跨度即两端轴承之间的距離为8350mm。因跨度较大，为防止轴管中间部位变形过大，故采用前端轴承、尾部轴承加中间吊挂轴承的三点支撑形式。设备在现场安装投入运行后不到一年的时间，螺旋轴就从中间发生断裂;此螺旋输送机为PTA干燥装置中的重要输送设备，一旦出现问题，就会导致整个装置停产，给工厂造成很大的损失，故业主要求立刻进行断轴原因分析和结构改造。

设计人员在对设备进行改造的过程中，要对其的运行和制造情况进行科学的分析，改造方案的合理性才能得到提高。在对其进行分析之后，我们可以知道螺旋轴在运行过程中出现断裂问题的原因主要是设备运行过程中的碱洗、螺旋轴跨距过大导致的，其在进行运行的过程中，由尾部轴、前端轴承、中间支撑轴组成，通过这三点对静不定梁进行有效的支撑。在对轴进行改造的过程中，相关人员要保证这三点始终处于同心状态，导致其在进行运行的过程中经常会出现受力严重不均的情况，甚至严重的还会导致轴在运行过程中出现附加载荷过大的问题。

电动机轴承频繁损毁，你可能忽视了这个原因

丙烷装置的电机P8/1是一台三相鼠笼式异步电动机，功率185kW，使用变频器供电调速。去年年初随机组投用，半年后电机轴承开始发出异常声响，但振动未发现异常，通过给轴承补油，异响会消失一段时间。但到后来，轴承异响加剧，同时振动也加剧，解体检修时发现电机后轴承内圈及滚珠均有不同程度的磨损。更换新轴承三至四个月后，又发生了同样的问题。再次解体检修时发现后轴承内、外圈有明显的搓板状痕迹，分析应是电机轴电流烧伤轴承引起的，经现场测量，电机转轴上有2V轴电压。于是将电机后轴承更换为绝缘轴承，至今已正常运行八个多月。上述电机我们在第一次检修时，针对电机轴承发热损毁的常见原因，仔细进行对比分析并加强了防范措施。

1、首先排除了配件质量方面的问题。轴承方面使用了进口的SKF轴承，端盖和轴承室也进行了仔细检查，确保没有损伤和裂纹。

2、轴承的安装是在洁净的环境下进行的，确保配件和润滑油没有受到污染；轴承加热使用了带温度显示的轴承加热器，确保加热温度不超过100℃；对轴承的安装过程也格外注意，确保轴承在安装过程中不会受到外力的冲击。

3、对轴承的游隙以及轴承与其它配件在径向和轴向的配合进行了检查，确保轴承不会跑内、外圈，确保电机定、转子同心和轴向上的对齐。

4、润滑方面使用了质量优良的极压高温润滑脂，并按照高转速电机的注油要求加了1/2轴承室。

5、最后在电机的找正方面也加强了注意，确保联轴器完全对中；在电机的使用环境方面，也保持了良好的卫生和通风。

按说就这样的检修质量和使用环境，平时只要注意定期补油，电机正常运行个两三年应该是没有问题的，但电机刚运行了三个多月就又犯了老毛病，噪音很大，振动也超了标。只能怀疑是轴电流的问题了，经现场测量，电机转轴上有2V的轴电压。将电机停下来再次进行检修，把拆下来的轴承进行了清洗，发现轴承内外圈、滚珠上有搓板状的凹槽条纹，这应该是轴电流在轴承游隙里放电引起的。于是将电机后轴承更换成了绝缘轴承，问题解决，电机正常运行至今。

《装备制造技术１２０１２年第８期　

２．２硬度检测　

采用里氏硬度计，对电机轴基体和喷涂层进行　

硬度检测，检测结果显示，基体硬度值在１５６　ＨＢ左　

右，喷涂层硬度值在３５６　ＨＢ左右，相差很大。　

３原因分析　

（１）由断口形貌、宏观和微观检查可以看到，电　

机轴基体内部存在大量冶金缺陷和宏观裂纹，裂纹　

起源于基体内部冶金缺陷，由内向外扩展。　

（２）常用轴体使用状态应为调质组织，即淬火＋　

高温回火组织。而断轴基体金相组织为粗大的珠光　

体组织和魏氏体组织，属于正火组织形态，正火加热　

时，过热时间较长，造成组织粗大。魏氏组织及粗大　

组织形态对基体的分割作用，使电机轴强度和冲击　

韧性降低，脆性上升。　

（３）由硬度检测结果可知，喷涂层和基体硬度值　

差别约２００　ＨＢ，造成结合面处表面应力较大；电机轴　

体喷涂修复时加热温度过高，造成轴体局部区域出　

现淬硬马氏体组织，这些因素在外载作用下，促进缺　

陷开裂并扩展。　（４）由电机电流记录曲线可以看出，空压机正常　

运行中频繁进行加载、卸载过程，在电机轴驱动侧不　

断形成冲击力。基体内部缺陷在冲击力作用下，不断　

扩展，最终造成电机轴脆性断裂。　

４　结束语　

电机轴体制造品质严重不合格，基体内部存在　

宏观裂纹和大量冶金缺陷。在空压机正常运行过程　

中加载、卸载形成的冲击力作用下，内部裂纹扩展，　

发生断裂。　

生产厂家在电机轴制造过程中，应采用合格锻　

件，严格制定热处理工艺，并进行产品品质检验。电　

厂在设备进货时，应索取相关图纸及品质证明文件。　

建议对其余电机轴进行抽检，避免此类问题发生。　

参考文献：　【１］１蔡文河．电厂重要金属部件的失效及其监督【Ｍ】．北京：中国　

电力出版社，２００９．　【２】廖宏楷．电站锅炉试验【Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００７．　

Ｃａｕｓｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｆｒａｃｔｕｒｅ　Ｏｃｃｕｒｒｅｄ　ｏｎ　Ａｉｒ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　Ｍｏｔｏｒ　

Ｓｈａｆｔ　Ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｔ　

事故原因分析：

一、现场调查

根据现场5#干燥机调速电机轴断裂切面的痕迹判断为扭转弯曲疲劳断裂，许多轴类零件的断裂多属于旋转弯曲疲劳断裂。旋转弯曲疲劳断裂时，疲劳源区一般出现在表面，但无固定地点，疲劳源的数量可以是一个也可以是多个。疲劳源区和最后断裂区相对位置一般总是相对于轴的旋转方向而逆转一个角度。由此可以根据疲劳源区与最后断裂区的相对位置推知轴的旋转方向。调速电机轴断裂切面照片与图3中显示切面基本一致，可以判定为调速电机轴为扭转弯曲疲劳断裂。（后附照片及相关图像）

二、原因分析

疲劳断裂的基本形式和特征

（1）疲劳断裂的突发性

疲劳断裂虽然经过疲劳裂纹的萌生、亚临界扩展、失稳扩展三个过程，但是由于断裂前无明显的塑性变形和其它明显征兆，所以断裂具有很强的突发性。即使在静拉伸条件下具有大量塑性变形的塑性材料，在交变应力作用下也会显示出宏观脆性的断裂特征。因而断裂是突然进行的，因此在干燥机生产过程中突发调速电机轴疲劳断裂现象。

2、疲劳断裂应力很低

循环应力中最大应为幅值一般远低于材料的强度极限和屈服极限。例如，对于旋转弯曲疲劳来说，经107次应力循环破断的应力仅为静弯曲应力的20～40%，因此干燥机调速电机轴疲劳断裂与负重无关联。

3、疲劳断裂是一个损伤积累的过程

疲劳断裂不是立即发生的，而往往经过很长的时间才完成的。疲劳初裂纹的萌生与扩展均是多次应力循环损伤积累的结果，干燥机调速电机因没有加油孔，需经常拆装、维护保养，运输、安装等过程中可能存在造成疲劳出裂纹的萌生的因素，且无法直观判断。

事故预防措施：

1、 在每次拆装电机时应注意保护调速电机轴端防止磕碰。

2、 在维护保养及输送过程中要加强轴端的保护，防止磕碰导致裂纹产生。

3、 在每次保养后安装前检查轴端有无细微裂纹，防止事件的反复。 4、 调速电机使用年限基本相同，防止类似事件反复发生请尽快实施2015年干燥机调速电机更换变频电机的技改。