浅析膜片联轴器受拉断裂故障的原因

膜片联轴器螺栓连接无需被连接件上切制螺纹，使用不受连接件限制，结构简单，拆装方便。双头螺栓可以在受结构限制不能使用螺栓，但又需要联接结构紧凑的场合使用。螺栓联接不带螺母，还有光整的外露表面，但不适合用于频繁拆卸连接，以免损坏螺纹孔。膜片联轴器在的使用周期中，需要保养相互倾斜的楔形间隙表面，添加润滑油，从大口进小口出。两个表面有足够的相对运动速度，流体有足够的粘度，还要供油充足。在保养过程中，重要的就是掌握流体动压润滑的基本范畴，这也是滑动轴承设计的理论基础。

膜片联轴器工作时，分别会受到扭矩引起的叠面应力，轴线偏斜而引起的弯曲应力，螺栓与膜片质量通过旋转产生的离心应力以及膜片径向、角向偏移引起的弯曲应力等。叠面应力会使螺栓产生剪切应力；弯曲应力使螺栓产生拉伸或压缩应力，且轴每旋转1周应力循环交变1次；离心力使螺栓产生剪切应力，且随转速而变化。结合句容发电厂前置泵膜片联轴器失效方式可知，螺栓孔附近膜片受到交变应力和复合应力的循环作用，发生疲劳断裂。

决定膜片寿命的影响因素主要有应力幅和平均应力两个方面，影响大的为应力幅的数值。应力幅是指动态应力角向位移引起的弯曲应力幅，平均应力是指3种静态应力礴膜应力、离心应力、轴向偏差应力)的组合应力。实际工作中转速和转矩的变化、安装误差的调整等均会对实际寿命产生明显影响。另外，膜片的制造缺陷也会影响其寿命。从应力数值上看，角向和轴向安装偏差应力远大于工作载荷所产生的薄膜应力和离心惯性应力。因而，影响膜片疲劳寿命的决定因素是安装偏差引起的附加应力。在实际工作中，应尽可能提升膜片联轴器的安装精度，即减少轴向位移量和角向位移量，以延长膜片工作寿命。

膜片受压失稳是膜片失效的一种常见故障，由材料力学可知，若受压膜片承受大扭矩时的应力大于临界应力，膜片将丧失其原有直线形状的平衡，而变为微弯状态。

膜片受拉断裂是比较常见的故障，现场发现联轴器膜片螺栓孔附近的危险截面处容易断裂。对受拉膜片进行受力分析发现：在四边受拉且载荷分布均匀的情况下，膜片不会发生拉断破坏失效；若载荷分布不均匀，则有可能在收拉膜片的过程中出现若干膜片被拉断的现象。在长时间不对中的情况下工作，如果偏差超过了联轴器补偿的范围，则膜片联轴器会受到峰值扭矩，其中4组受压膜片组失稳，另外4组受拉膜片将承担全部扭矩，所受拉力倍增。如果膜片长时间处于非均匀受力状态，部分膜片两端螺栓孔内侧应力超过材料的曲服，导致其被拉断破坏，由于承载膜片数量逐步减少并且受力不均，原先所受应力较低的膜片也将随之被拉断，随后整组膜片都将被拉断。

联轴器装配不对中是引起膜片联轴器失效的主要原因之一，也是引起旋转机械异常振动的主要原因。联轴器不对中主要有角偏斜和平行不对中2种形式，平行不对中可以转化为角偏斜形式的不对中。装配中不可避免地会产生轴之间的不对中，即使开始时对中情况良好，设备运行一段时间后，由于地基沉降等原因，联轴器仍然会出现不对中情况。如果不对中情况严重，将会导致设备振动加剧，如果振动不大，也不能说明无问题，只能说明膜片联轴器的补偿功能发生了作用，将设备振动控制在正确范围内。如果偏差继续扩大，膜片损坏情况继续加重，巡检没有及时发现并处理，膜片补偿功能会减弱，泵体振动会加大甚至造成停泵事故，所以泵体振动情况是检验膜片是否损坏的重要检查项目，在机组运行中应作为监测手段。