某公司的減速電機(jī)在正常運(yùn)行約16個(gè)月后,發(fā)現(xiàn)其軸頭斷裂,斷裂位置如圖一所示。該環(huán)球電機(jī)主軸的材料為45鋼,未經(jīng)熱處理;電機(jī)沒(méi)有單獨(dú)進(jìn)行過(guò)型式試驗(yàn)。為查明該電機(jī)主軸斷裂的原因,避免類似事故的再次發(fā)生,筆者對(duì)其進(jìn)行了理化檢驗(yàn)與分析。
一、理化檢驗(yàn)
1、宏觀檢驗(yàn)
東莞環(huán)球電機(jī)主軸斷裂處的形貌及斷裂部位示意圖如圖二所示,可見斷面距軸承圈邊緣約25 mm,斷裂部位位于退刀槽底部,斷裂處軸的直徑約為47mm。
斷口的宏觀形貌如圖三所示,可見斷口表面較平坦,局部有紅褐色銹蝕痕跡,將整個(gè)斷口分為I,II兩個(gè)區(qū)。I區(qū)為裂源區(qū)及擴(kuò)展區(qū),該區(qū)約占整個(gè)斷面的92%,裂源位于退刀槽底部圓弧處,在斷口邊緣沿周向有較多的開裂臺(tái)階,斷口呈多源斷裂特征;裂紋擴(kuò)展區(qū)留有明顯的貝殼紋特征。II區(qū)為最后斷裂區(qū),該區(qū)靠近斷口邊緣,約占整個(gè)斷面的8%,從最后斷裂區(qū)的位置判斷,東莞電機(jī)廠產(chǎn)品主軸在運(yùn)行過(guò)程中存有受力不勻現(xiàn)象。
2、化學(xué)成分分析
在斷裂主軸上取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果如表一所示,可見該主軸的化學(xué)成分符合GB/T 699 —1999對(duì)45鋼的成分要求。
3、力學(xué)性能測(cè)試
從斷裂主軸上沿軸向取3組試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn) (其中兩組試樣取自主軸表面,一組試樣取自主軸心部),結(jié)果如表二所示,可見該主軸的力學(xué)性能符合 GB/T 699 — 1999 的要求。
(2)容量在200?355kW之間宜選用高壓異步電動(dòng)機(jī);容量在355kW以上必需選用髙壓異步電動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)一般容量在200kW以下的選用低壓異步電動(dòng)機(jī)。而容量200?355kW之間的, 高、低壓異步電動(dòng)機(jī)并存,則應(yīng)進(jìn)行綜合分析(初投資費(fèi)用與運(yùn)行維修費(fèi)用),再?zèng)Q定采用高壓還是低壓電動(dòng)機(jī)。通常認(rèn)為髙壓電機(jī)價(jià)格高,控制設(shè)備昂貴,但效率和功率因數(shù)較髙;低壓電機(jī)損耗大,電能利用率差,如果電壓許可,宜采用高壓異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電機(jī)功率大于355kW時(shí),國(guó)內(nèi)只生產(chǎn)高壓異步電動(dòng)機(jī),因此它實(shí)際上是唯一的選擇。
(3)對(duì)于年運(yùn)行時(shí)間大于3000h,負(fù)載率大于50%的場(chǎng)合,應(yīng)選用髙效率三相異步電 動(dòng)機(jī)YX系列。
(二)電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇
正確選擇環(huán)球電機(jī)額定功率對(duì)提高電力拖動(dòng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平,減少能耗,提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
在選擇環(huán)球電機(jī)容量時(shí),如果容量選得太小,則不能保證生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行,甚至使電動(dòng)機(jī)燒毀;如果容量選得太大,則增加設(shè)備投資費(fèi)用,能耗增加,功率因數(shù)變壞,造成不經(jīng)濟(jì)。
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