脹套聯接在抽油機減速箱維修中的應用

李文強

摘 要：目前我國多數油田采用的是抽油機減速箱，軸與齒輪的聯接采用過盈聯接方式，一旦齒輪發生故障，不僅難以確保裝配質量，還會增加維修成本。為解決這一困難，本文就脹套聯接在抽油機減速箱維修中的應用進行了簡單分析。

關鍵詞：脹套聯接；抽油機減速箱；維修

引言

目前我國油田中采用的抽油機是過盈聯接，由于現場裝配條件的限制，導致齒輪損壞后不能及時修復，必須同時更換齒輪和軸，大大增加了維修成本，十分不利于石油企業健康發展。為了更好的解決抽油機減速箱運行和維修的問題，可以采用先進的脹套聯接方式，這是一種軸與軸上零件的新聯接方式，不但有利于增強軸和輪轂的強度，還能減少不必要的工序和設備投資，打破傳統軸或者輪結構的弊端，重新建立輪與軸的聯接，從而及時解決設備維修問題，以促進抽油機安全、穩定地運行。

1.脹套聯接的基本原理

在石油生產過程中，所使用的抽油機減速箱內軸與齒輪的聯接往往是采用鍵與過盈結合的聯接方式。針對軸較長、傳遞的扭矩較大的聯接，采用鍵聯接無疑會增加鍵的數量，這給加工和裝配工序帶來了一定的困難。尤其是裝配過程中，多鍵聯接對中的問題，十分不利于確保聯接的精度和準確性。那么采用過盈聯接，在維修過程中，不需要拆聯接，如果軸和齒輪拆卸后就會導致聯接失效，失去維修的意義，若再重新加工，軸和軸上零件的尺寸也難以達到設計和質量的要求。另外一方面，油田抽油機減速箱出現故障，一般是大齒輪損壞，需要將軸和齒輪全部更換，大大增加了油田的經濟壓力。因此采用脹套聯接方式，保持原軸，重新加工齒輪，進一步優化了維修工藝，有利于降低維修成本，對石油企業的發展十分有利。脹套聯接的基本原理是：脹套聯接主要是通過成對布置軸和輪轂錐面貼合的內、外彈性圈構成的聯接。如圖1所示是ZI型脹套的一種基本型式，主要由內環2和內外1構成；圖2是ZI型脹套在輪轂上夾緊的情況。根據圖1和圖2可以分析出，通過預緊螺栓1，將聯接套2向被聯接件方向移動，通過軸套3和楔形塊4上產生相對位移，此時楔形塊4、被聯接件5以及軸6之間就會產生一定大的摩擦力，從而實現零件5與零件6之間的動力傳遞。

因此脹套聯接主要是依靠內環和軸、外環和輪轂間壓力所產生的摩擦力來傳遞扭矩的。在設計脹套聯接時，需要計算出傳遞載荷所需要的摩擦力，同時計算機出產生該摩擦力所需要的正壓力，按照脹套的結構，校對預緊螺栓的尺寸和聯接件與被聯接件的強度。那么脹套聯接往往需要滿足以下條件：

（1）脹套聯接傳遞的額定軸向力必須比需要傳遞的軸向力要大。

（2）脹套傳遞的額定扭矩必須比需要傳遞的扭矩要大。

（3）脹套和軸之間的正壓力必須大于兩者所承受的徑向力與脹套內徑和脹套內環寬度乘積之比。

（4）楔形塊的楔形角應大于2倍摩擦角，從而確保螺栓卸開后，楔形塊能自由退出。

（5）傳遞聯合作用的扭矩和軸向力過程中，所需要的摩擦力必須嚴格按照合力進行組合分析。

2.抽油機減速箱維修工藝流程

①修前檢查。在維修抽油機減速箱之前，需要深入分析和掌握設備的制造廠家、型號等，并對設備進行必要的檢查，其中包括皮帶輪輪輻、輪槽有無裂紋；殼體有無裂紋、損壞；減速箱附件是否齊全；剎車裝置性能是否良好；齒輪有無斷齒及金屬剝落現象等。一旦發現設備存在問題，必須及時修復或者更換。②拔曲柄。將曲柄螺栓卸掉后，打上墊鐵，用拉拔機拔下曲柄，并對曲柄鍵和聯接螺栓等零件的位置進行規范。同時仔細檢查卸下曲柄，檢查是否有裂痕、鍵槽損壞等情況。③開箱。在開箱之前需要再一次檢查箱體，拆下各配件置于工具臺上，并擺放整齊。開箱后需要查看齒輪損壞情況，軸承是否有裂痕，間隙是否超過極限等。④檢修。對減速箱各個零部件仔細檢查，及時進行修補，若不能修補應予以更換。具體檢查項目包括輸出軸齒圈、軸承以及軸等。同時進行齒輪軸承的組裝，齒輪和軸承在190℃的溫度下，齒輪保溫不小于4h，軸承保溫時間應在1h以上；然后吊出加熱好的齒輪和軸承，分別裝入輸入軸、中間軸以及輸出軸等。最后清潔箱體內部，確保整個回油槽的疏通。⑤完成檢修后，進行合箱、裝曲柄等，確保整個設備正常運行。

3.總結

綜上所述，脹套聯接是一種軸和軸上零件的新聯接方式，通過脹套聯接原理的分析，將其應用于油田抽油機減速箱維修工作中，對減速箱被動軸齒輪、軸進行修復和改造，從而確保抽油機正常運行。在維修減速箱中，可以重復利用軸，有利于降低維修費用，且修復后的減速箱安裝、拆卸十分方便，大大延長了抽油機的使用壽命，從而為油田創造出更多的利益，促進我國石油行業健康、持續發展。

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