李（lǐ）光瑾 孫宇明 祁（qí）姃
（上海柴油機股份有限公司）
一、前言（yán）
水泵是工廠的通用機構裝備，電機通過聯軸器與水泵聯接，將電能轉變為（wéi）機械能，實（shí）現水的強製輸送。聯軸器成（chéng）其為傳遞轉矩與水泵安全運（yùn）行的關鍵聯軸器在工況下，轉速高、外緣線速度與離心力較（jiào）大。一般電機水泵采用有彈性元件的撓性聯軸器。製造聯軸器須正確（què）選用材料，滿足性（xìng）能要求，確保加工精度以（yǐ）保證聯軸器安（ān）全可靠運行。本文僅以一起因聯軸器破裂，造成人（rén）身與設備的傷害事故進行分析。
二、事故發生的經過
2001年（nián）10月的一天，某廠啟動一台備用水泵，在水泵（bèng）運（yùn）行約（yuē）20min時，現場散發出濃烈的橡膠氣味，水泵運轉聲音異常。機修人員隨即前往檢查，切斷電源，在水泵未（wèi）停穩、移（yí）動聯（lián）軸器罩殼的瞬間，水泵一側的半聯軸器（qì）外緣破碎，一塊重481g的碎塊飛出窗戶（hù），在3.7m遠處擊中一員工的左麵（miàn）部，擊（jī）碎其頜骨（gǔ）等（děng），設備停產若（ruò）幹天。
三、現場檢查
1、水泵係某廠產（chǎn）品，型號為IS125-100-250，電（diàn）動機（jī）功率（lǜ）75kw，水泵轉（zhuǎn）速2900r/min，流量2000m3/h。水泵2001年6月安裝調試（shì）後，至本次開（kāi）機，一直處於備用狀態。破碎的水泵聯軸器（qì）現場見圖1。
圖1
聯軸器的防護罩為厚1.5mm的鐵皮彎成“U”形，罩殼未與機座（zuò）固定（經核對（duì）產品安裝說明，罩殼必須固定（dìng）），且無“水泵未停（tíng）穩不得移動（dòng）罩殼”的（de）安全（quán）提（tí）示。檢修人員（yuán）也未待水泵停轉便移動了罩殼。
2、測量兩隻半（bàn）聯軸器端麵實際間隙為0.70mm，水（shuǐ）泵（bèng）安裝的要求（qiú）為≤0.30mm，超差0.40mm。
3、現場拆（chāi）卸聯軸（zhóu）器，破損的（de）半聯軸器隻三凸爪的外圓弧均（jun1）有嚴重的周向（xiàng）磨痕，金（jīn）屬表麵氧化色呈淡蘭，估計溫（wēn）度在220～250℃範圍。
4、三隻凸爪的頂端均有嚴（yán）重（chóng）的撞擊痕跡，聯軸器圓盤端（duān）麵有不對稱弧形磨痕，說明半聯軸（zhóu）器在破碎前的運轉中已存在軸向（xiàng）竄動。
5、聯軸器的橡膠彈性塊，應有（yǒu）六隻凸塊，拆開後僅存三隻，每相鄰的一隻凸塊已被（bèi）碾（niǎn）碎。設備供（gòng）方稱：彈性（xìng）塊未按（àn）圖紙要求選（xuǎn）購聚氨酯質橡膠，而（ér）是任意采購的氯丁（dīng）或丁晴橡膠。
6、據機修人員反（fǎn）映：在（zài）水泵安裝調試時（shí），曾因水泵（bèng）質量問題，供貨方人員（yuán）強製撬動聯軸器結合部，以拆卸水泵（bèng）。現（xiàn）場檢查半聯軸（zhóu）器斷裂處，有撬動留下的塑性變形痕跡，不排除給鑄件本體（tǐ）造（zào）成內傷的可能。
四、對半（bàn）聯軸器的測量
1、半（bàn）聯軸器三隻（zhī）凸爪的分（fèn）度（dù），實測誤差為±0.5°以內。
2、半聯軸器三隻凸爪的形狀檢測。
半聯軸器係鑄造成形，三（sān）隻（zhī）凸爪僅其頂端及外圓弧經機械加工（gōng），半聯軸（zhóu）器相互配對的推力（lì）側麵為鑄態毛坯麵，每隻凸爪按30°弧形分配，凸爪的形狀測量數（shù）據見表1，凸爪的形狀分析見圖2。
表1： 單位（wèi）：mm
圖2
由（yóu）表1和圖2可見，凸爪的實際推力麵素線，未與設計的半徑素線重合。主動爪通過橡膠彈性（xìng）塊向（xiàng）被動爪傳遞扭矩時，爪的內圓弧，向橡膠彈性塊根部施加一個剪切力（現場檢查多員已損（sǔn）壞的彈性塊，根部幾乎都留下按旋（xuán）轉方向逐步升高的台階，證實（shí）了彈性橡膠塊（kuài）根（gēn）部被不正常（cháng）擠壓、剪切（qiē）的事實）。一旦橡膠塊碾（niǎn）碎，主、被（bèi）動爪（zhǎo）即呈剛性碰撞（zhuàng），使聯軸器過早失效。
五、聯軸器本體的材料（liào）與組織、性能測試
1、該聯軸器選用（yòng）灰鑄鐵HT200材料製造。按GB9439灰鑄鐵件標準的規定（dìng），鑄鐵的化學成分由（yóu）供方決定，但必須（xū）達到規（guī）定灰鑄鐵牌號的（de）機械性能指標。在損壞的半聯軸器軸套（tào）筒上縱向取樣，測（cè）得（dé）的（de）機械性能數據如表2所示。
表2
聯軸器軸（zhóu）套筒部位鑄坯厚度約29mm，與國家標準規定（dìng）的本體取樣的機械性能指標（鑄件壁厚20～40mm）相比（bǐ）較，該半聯軸器的機（jī）械性（xìng）能不合格！
2、聯軸器的金相組織
按（àn）GB7216灰鑄（zhù）鐵金相標準評定，該半聯軸器的組織為：A型石墨，石墨長3級（長0.25～0.50mm），石墨（mò）結粗大（圖（tú）3）。
綜合評價該半（bàn）聯軸器（qì）的材（cái）料與性能，未達到HT200的（de）水平。參照《鑄造工程師手冊》（1997.12機械工業出版社）關於灰鑄鐵應用於推薦，圓周線速度20～30m/s，應（yīng）選用HT300或HT350，使聯軸器本體有足夠的強（qiáng）度。本案聯軸器直徑為160mm，工作時（shí）外緣線速（sù）度為24.3m/s，選用HT200材料，其（qí）可靠性欠妥，更何況實物的（de）強度不及HT100牌號的灰鑄鐵。
圖3 X100
六、結論
1、聯（lián）軸器鑄件的材料與組織性能（néng）未達到零件圖紙的要求，與國家標準規定的相應（yīng）牌號的灰鑄鐵件性能相差很大。
2、聯軸器（qì）的主、被動凸（tū）爪的製造精度極差，凸爪內圓弧易剪切彈性橡膠塊。一旦橡膠塊被碾碎（suì），主、被動凸爪（zhǎo）間失去緩衝，易形（xíng）成剛性碰撞，導（dǎo）致（zhì）半聯軸器失效。
3、聯軸器的（de）防護罩殼須可靠的固定（dìng），否則（zé）不能真正起到防止（zhǐ）異物纏繞或碎物飛出的阻（zǔ）擋作用。
4、設備安裝時撬（qiào）聯軸器以拆卸水（shuǐ）泵、檢修時設備損壞狀（zhuàng）況不（bú）明且未停（tíng）穩即移走罩殼等，均（jun1）是不規範（fàn）的行為。
事後就存（cún）在問題進行了有（yǒu）針對性的整（zhěng）改，供方作出了必要的經濟賠償。
來源期刊：《機電安全》2002年第12期
