壓縮機曲軸與電機轉子配合過盈失效分析

林 俊

（廣州市交通高級技師學院，廣東廣州 510540）

0 引言

2002 年為了滿足生產需要，使用無油干燥氣供干式布袋除塵、儀表控制、煙氣脫硫的要求，先后安裝并且投運了三臺L8-60/8-I型無油潤滑空氣壓縮機，在運行過程中出現不少影響正常運行的故障。2004 年9 月份，其中的1#機減荷時出現劇烈的震動和強烈空鳴聲，而滿負荷運行時就沒有這種現象。這種故障現象在筆者從事本職工作以來從未遇見過。為了迅速消除故障，保證設備安全運行，對故障現象仔細觀察，查找相應的技術資料，深入分析故障產生的原因。

1 產生震動的常規可能原因分析及排除

1.1 產生震動的常規可能原因[1]

根據活塞式空氣壓縮機的工作原理判斷，造成機體產生震動常規性的可能原因如下：

（1）各部件連接不良，地腳螺栓松動；

（2）活塞與活塞桿連接的鎖緊螺母松動；

（3）連桿與滑塊小頭軸的連接銅套磨損、滑塊與機身滑道的徑向間隙大于技術標準；

（4）連桿大頭軸瓦與曲軸的頂間隙大于技術標準；

（5）活塞止點間隙過小；

（6）主軸承磨損，內環或外環配合松動，滾子游隙過大；

（7）配重塊緊固不夠牢固而且松動，造成曲軸配重不平衡。

1.2 產生震動的常規可能原因排除

（1）檢查機體的連接螺栓、地腳螺栓并沒有松動。

（2）檢查一、二級的活塞與活塞桿連接的鎖緊螺母，拆檢結果鎖緊螺母并無松動，活塞鎖緊螺母松動的因素可以排除，為了排除活塞在氣缸內因活塞環磨損而產生的徑向震動，于是把一、二級的活塞環和支承環都換上新的。

（3）檢查連桿與滑塊小頭軸的連接銅套間隙，拆開一、二級滑塊小頭軸的封蓋用塞尺進行測量，一、二級的間隙均為0.05 mm，沒有超出規定的范圍，接下來用塞尺檢查十字頭與機身滑道的徑向間隙，一級為0.25 mm，二級為0.23 mm，均符合技術要求。

（4）檢查連桿大頭軸瓦與曲軸的頂間隙，先把曲軸用手動轉到適合拆卸的位置固定好，防止溜車傷人。再松開軸瓦座的螺母，卸下軸瓦座和軸瓦，經過仔細檢查，軸瓦的接觸點均勻，聽它的敲擊聲，聲音清晰，應該沒有裂紋。再用壓鉛法檢查軸瓦和曲軸的頂間隙，測量得出一級軸瓦頂間隙為0.18 mm，二級軸瓦頂間隙為0.17 mm，完全符合使用的要求。

（5）檢查一、二級氣缸的內、外止點間隙。仔細觀察一、二級活塞的前后兩個工作面，并沒有碰撞過的痕跡。再用壓鉛法檢查一、二級氣缸的內、外止點間隙，測量得出一級缸外止點間隙為2.4 mm，內止點間隙為1.8 mm，二級缸外止點間隙為2.5 mm，內止點間隙為1.6 mm，全部都符合要求（見表1）。

表1 L8-60/8-I型無油壓縮機主要配合部位裝配間隙數據

（6）檢查支承曲軸的三個軸承是否損壞，檢查的結果沒有超出使用技術要求。

（7）檢查配重塊，檢查各個連接部位和防松裝置都沒有發現異常。

經過上述一系列檢查和處理，可以判斷主機部分是基本正常的，可排除上述因素是引起主機震動的原因。應該從其他方面查找震動原因。

2 引起震動的其他原因查找與分析[2]

為了進一步查證原因，決定試車進行再次判斷。試車時同樣出現強烈的震動和空鳴，但這次要觀察的重點是電機部分。發現電機的轉子在減荷運轉時有不明顯的晃動，尤其是轉子的滑環比較明顯。用聽音棒監聽曲軸部位，發現異常響聲直接由曲軸部位傳出。于是把轉子拆卸檢查，發現曲軸與轉子連接的平鍵兩個工作面都有被剪切過和擠壓變形的痕跡，再檢查曲軸和轉子配合位置，軸和孔都有腐蝕現象，腐蝕面在軸的中間位置，圓周面積達到70%，經過測量腐蝕處軸徑為165-0.10 mm，轉子配合孔也同樣有相應的腐蝕，腐蝕處孔徑為165＋0.10 mm。軸與孔的中段有0.20 mm 的間隙，形成松動配合。對這個故障現象，作出以下的初步分析。

當壓縮機滿負荷工作時，曲軸由同步電機的轉子帶動，活塞作用在曲軸上的荷載產生一個與電機轉子轉向相反的力矩，這個荷載永遠阻止曲軸帶動活塞做功，電機轉子與曲軸沒有轉速差，由電機轉子帶動曲軸同步運轉。扭力的不平衡度小，轉子瞬時的轉速變化也小，對軸和鍵沒有形成沖擊，所以轉動平穩，機體沒有產生震動。

當壓縮機在卸荷工作狀態時，所有的進氣閥都打開，活塞處于沒有做功狀態，但電機同樣以428 r/min 的速度帶動曲軸轉動，活塞作用在曲軸上的荷載受活塞重力和氣缸內空氣沖擊的疊加作用，使曲軸產生一個時大時小的變化力矩，曲軸平衡錘的重力無法平衡，造成瞬時速度的變化，加上平鍵配合及電機轉子與曲軸的配合過松，使電機轉子與主曲軸的轉速不同步，轉子對鍵和軸造成沖擊，引起空鳴和震動。為了確切證實壓縮機是否在空載荷時會產生震動和空鳴，把一、二級的吸入和排出氣閥全部拆開進行空負荷試車，結果同樣出現強烈震動和空鳴。

3 總結

綜合以上分析，可以確定電機轉子與曲軸軸端的配合過盈失效（松動）是造成主機震動的原因。并為制定維修方案提供有力依據。同時，也為以后檢修同類故障提供了技術參考。

［1］趙興仁.活塞式壓縮機安裝調整與檢修［M］.成都：四川人民出版社，1982.

［2］沈陽壓縮機廠.L8-60/8-I型無油潤滑空氣壓縮機使用維護說明書［Z］.1987.