摆线转子泵内转子断裂失效分析及安全健康优化设计.pdfVIP

◎本质安全◎

创

新

发

展

摆线转子泵内转子断裂失效分析及安全健康优化设计

贵州航天凯星智能传动有限公司 王婷婷 邱文刚

摘要：针对某型变速器摆线转子泵内转子断裂引发的设备停机及安全隐患，本文通过断口分

析确定高周疲劳失效机制，并提出安全健康优化方案。核心改进为调整内转子开槽位置以降低应力

集中，使最大应力降低8%，累积损伤率从2500%降至670%。试验验证表明：优化转子彻底消除断

裂故障，同时显著改善作业环境——满负荷运行时噪音降低5.2dB(A)，油雾排放浓度减少37%。该

设计不仅提升设备安全寿命3.73倍，更有效降低液压油泄漏导致的烟尘污染及突发性断裂噪音对操

作人员健康的危害，实现设备可靠性与职业健康的协同优化。

关键词：摆线转子泵 疲劳断裂 职业健康 噪声控制 油雾减排 安全设计

■引言长期暴露将引发操作人员听力损伤与呼吸系统疾

病[1][2-6]

液压系统失效导致的突发停机可能引发设备。现有研究较少关注断裂对职业健康的

失控事故，而摆线转子泵内转子断裂（图2）占次生危害。本文从安全生产与职业健康双重视角，

此类故障的30%以上[1]。断裂不仅造成动力中通过结构优化抑制断裂风险，同步降低设备运行

断，更伴随尖锐噪音（峰值＞110dB）和液压油噪音与油液泄漏，符合GBZ2.2-2007《工作场所

[7]

喷射风险，导致作业场所噪音超标及油雾污染，有害因素职业接触限值》要求。

图1、2摆线转子泵三维模型及转子断裂宏观图

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■故障现象与断口分析受较大的压缩载荷，因此可判断在压应力的传导

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1.故障现象下，整个转子内壁将受到弯曲应力作用，位于内

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图1为摆线转子泵三维模型及转子断裂宏观槽缺口尖端将遭受极大的局部拉应力。

发

展图，由摆线转子泵壳体、内外转子、摆线转子泵

驱动毂、摆线转子泵隔板组成。断裂位置①和②

均位于转子开槽处，呈对称分布，在断区①相邻

薄壁区域（齿根位置）也发生严重开裂，断裂方

向由内向外沿径向方向。突发断裂产生的高强度

冲击噪音（实测峰值112dB）超出GBZ/T229.4-

2012规定的8小时等效声级限值85dB(A)，同时

[8]

液压油泄漏形成气溶胶污染。

2.断口分析与健康风险

通过扫描电子显微镜（SEM）观察断口的

图4摆线转子泵内转子①处次表层裂纹萌生扩展区

微观特征，可看出在局部区域存在裂纹，如图3、

图4所示。图3的裂纹由表面萌生，并从槽口处

向齿面方向扩展。图4的裂纹从次表层萌生，沿

同样方向扩展。

图3摆线转子泵内转子①处微观裂纹萌生SEM图，

a）微观裂纹萌生扩展区，b）裂纹萌生