学文网【摘要】针对油田生产一线现场中普遍存在的采油装备减速箱主动轴窜轴问题，分析了造成减速箱窜轴的各种原因并提出了预防、控制减速箱窜轴的一些方法。
【关键词】采油装备减速箱 窜轴机理 分析措施
减速箱是抽油机、空压机、车辆等油田采油装备中经常应用的主要部件，也是抽油机等采油装备的核心零部件，其使用情况对抽油机等采油装备有很大的影响。目前，我厂有各种类型的抽油机500余台，空压机32台，从我厂现场抽油机的应用情况来看，减速箱是整个抽油机的主要易损件，现场应用中存在故障较多，以近二年为例，2011年损坏减速器76台，2012年为70台。从目前现场应用情况来看，减速箱损坏的主要形式有：齿轮打齿、窜轴、轴承损坏等。据统计，减速箱窜轴是造成减速箱损坏不能正常工作的主要因素，且其数量较大，几乎占损坏减速箱的50%，严重地影响着油田上产。为做好减速箱窜轴的预防工作，减少抽油机减速箱故障，下面对抽油机减速箱的窜轴原因进行一下分析和探讨，以便采取措施预防减速箱窜轴事故的发生。
1 减速箱工况分析
抽油机减速箱采用的是三轴两级传动，其作用是传递动力和降低运动速度，将电动机的高速转动变为抽油机曲柄的低速转动。其工况是：
（1）低速、重载、大扭矩、大传动比。
（2）输出轴承受非均匀的扭矩作用，并存在瞬时负扭矩现象。
（3）被动轴除了承担扭矩以外，还承受方向、大小经常有变的径向力。此径向力受平衡块、悬点载荷及抽油机变化作用，在上、下死点的位置发生变化，也就是抽油机在每一冲程中发生了两次突变现象。
2 窜轴产生的因素分析
现场使用中的减速箱窜轴主要表现为主动轴窜出，然后回位，往复动作。从理论上分析，减速箱发生窜轴必须具备两个基本条件：
一是要有窜轴产生的动力即往复的轴向力；二是要有窜轴产生的间隙即允许的窜轴量。下面对抽油机减速箱产生这两个条件的因素进一步分析以便采取相应的措施：
2.1 动力因素分析
2.1.1由于负扭矩的存在造成了变化的轴向力
抽油机在工作时，运转中已对中的人字齿轮的齿面啮合将脱开，进入反向齿背啮合状态。由于各种原因，造成齿轮两边侧隙不均，致使反向啮合的对中线和正向啮合的对中线不重合，则反向啮合的时候，首先是单边斜的齿先连接，产生轴向力，然后移位对中，造成人字齿轮啮合不均匀，致使这种现象产生的主要原因是：
（1）由于两斜齿轮存在的加工误差较大。加工时由于刀具磨损情况不同或加工精度不够造成齿厚偏差相差较大，致使正反向啮合人字对中线不重合。
（2）由于中间轴大齿轮相对错动。中间轴的两斜齿轮是通过键与齿轮轴联接的，当键磨损的情况下，一般会产生错动，致使对中线发生相对移动现象。
（3）由于齿面发生磨损、齿背受力发生变形现象。齿面磨损的程度不同、齿背冲击变形的程度不同，造成人字齿对中线不在一起。
由于负扭矩的存在造成窜轴的数量，经现场测验，一个冲次一般出现1～2次，当平衡良好时，在上下死点附近出现两次轻微的窜轴，其表现为快速窜出，随即快速窜回，时间较长，冲击噪音较大。
2.1.2由于从动轴输出端所受径向力不均
由抽油机工况可知减速箱输出端除承受扭矩外，还承受一个大小和方向都在不断变化的径向力作用。当曲柄剪刀差存在并较大时，径向力在上、下死点位置附近产生突变，从动轴输出端承受的径向力不均，大小不等，可能使从动轴发生微量倾斜，产生跳动，从而导致窜轴。这种情况在从动轴附近压紧螺栓未压紧时，表现明显，现场应用中基本上没有出现过。
2.1.3由于胁迫运动导致窜轴
如果一对齿轮中的一个齿轮人字齿的对中线所在平面和轴线不垂直，或是发生扭曲现象时，出现胁迫浮动轴窜轴。根据现场调查分析，出现这种现象的原因主要有两个：
（1）加工误差现象；
（2）存在的磨损不均现象。
2.2 窜动量因素分析
齿轮传动必须有一定的齿侧间隙，即保证有一定的窜动量，但如果窜动量过大则造成窜轴，导致窜轴的非正常窜动量产生的原因主要是由于：
（1）从动轴定位精度不够造成从动轴有轴向窜动量。
（2）由于两斜齿轮和轴之间过盈联接松动或因键磨损而使联接松动，使两个斜齿轮相对错动，形成窜动量。
（3）由于不良，造成轴承与齿面发生磨损，致使齿轮的侧面间隙增大。
3 减速箱窜轴的预防措施
通过以上分析可知，如果新机一投入使用就出现窜轴并且窜动量较大，说明减速箱齿轮加工时存在误差较大现象，使用几个月后，出现窜轴，表明减速箱发生损坏，应根据现场应用情况进行修复和换新的，避免恶性循环。因此，根据以上造成窜轴因素的分析，应采取以下一些预防措施：
（1）加强装备维护保养，保持抽油机等装备减速箱内油清洁，良好。
（2）大修减速箱装配时，调整好从动轴轴承的定位间隙和石棉纸垫，选择合适厚度的纸垫进行调整间隙。
（3）大修减速箱时，保证齿轮的啮合间隙不超标，磨损量超标的齿轮不应再利用。
（4）大修减速箱时应仔细检查两斜齿轮和轴之间的过盈联接是否合适或键是否磨损。
参考文献
[1] 傅则绍主编.机械原理[M].石油工业出版社[2] 邬亦炯等著.抽油机[M].石油工业出版社
作者简介
孙学兵，工程师，生于1975年，1998年毕业于西南石油学院机械制造工艺与设备专业，现从事采油机械技术管理工作。
王瑞芳，助理工程师，生于1974年，2007年毕业于山东石油大学，现从事采油机械技术管理工作。
曹建礼，助理工程师，生于1974年，1994年毕业于中原石油学校，现从事采油机械技术管理工作。
赵辉 ，助理工程师，生于1976年，1997年毕业于中原石油学校，现从事采油一线生产工作。
孙博，助理工程师，生于1980年，2007年毕业于中国人民武装警察部队学院，现从事采油机械技术管理工作。
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