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谈谈关于高压电机轴断裂根本原因分析

类别：维修知识作者：山东左元发布时间：2021-04-26 浏览人次：87

如果发生了高压电机轴断裂现象，w对高压电机轴断裂面进行宏观观察和微观分析，综合判定轴的断裂形式，找出断口裂纹源位置，并对电机轴材质进行金相观察、电镜扫描、成分测定等分析。

　　2.1.1 轴断裂面宏观及微观形貌观察轴断裂面处于轴上轴承安装处的过渡圆弧区域（轴承安装根部）。图 1 为断轴宏观断裂面，局部发生磨损，断口表面齐整与轴向垂直，无缩颈和塑性变形痕径。断口疲劳条带明显，从外圆向中心扩展，最终瞬断区面积小于轴截面积的 10%，说明断轴所受名义应力较小。

　　通过电镜扫描微观观察，断裂源起源于轴颈堆焊层表面，呈多源分布特征，有点裂纹源和线性裂纹源2.1.2 电机轴材质分析对基体进行光谱元素测量，分析结果示于表 1。分析结果表明，轴材质元素成分分布均匀，无其他缺陷，仅含有少量硫化物、氧化物等冶金缺陷，属于中碳钢，对应我国 45#钢，是电机轴常用推荐材料，分析认为轴材质合格，并未对轴断裂造成影响。

　　2.2 电机轴力学计算分析由于电机轴为阶梯轴，不同阶梯截面处承受的力矩和应力是不同的。电机运行时轴受到弯扭力矩的共同作用，如果某一阶梯截面承受应力过大，则可能最先在阶梯截面过渡圆弧处萌发裂纹和发生断裂，因此找出电机轴受力危险截面，对判断轴断裂原因有重要作用。电机轴力学分析简化模型如图 4 所示。图中，F1、F2为皮带张紧力；F3、F4为电机轴支撑力；Me为电机转矩；O 与O1为电机轴支撑点；F 为皮带张紧力 F1与 F2的合力；T 为 O1支撑点承受的弯矩；D 为电机轴分析截面直径；M 为分析截面对应扭矩；L 和 l 分别为电机左端轴承距右端轴承及电机带轮的水平距离。

通过以上方法测试，高压电机轴断裂的根本原因为一下几点：电机轴断裂形式属于低应力旋转弯曲疲劳断裂，其根本原因为电机轴翻修过程中存在缺陷（轴肩过渡圆角无工艺控制要求、焊后未进行热处理、堆焊层夹杂物超级），导致轴肩圆角应力集中，在旋转弯曲力矩的作用下产生疲劳开裂，最终导致了电机轴的断裂。此外，风机皮带张紧力偏大（大于皮带厂家建议值），增大了电机轴的负荷，是电机轴发生断裂的促成因素。综上所述，电机轴断裂是多个因素叠加的结果。