液力偶合器減速箱輸出軸竄動的研究解決

潘躍明 張吉平 李軍 王洪臣 羅輝

摘 要：石油鉆井機械傳動設備，動力機與工作機之間有：機械齒輪減速箱、液力變矩器減速箱和液力偶合器減速箱等幾種傳動型式，齒輪減速箱減速比恒定，以其傳動效率高，傳動平穩、能有效防止過載等諸多優點，被廣泛應用在機械柴油機減速傳動，網電電動機組減速傳動等領域，95%的井隊在使用。液力偶合器減速箱承擔著柴油機的功率平穩輸出，又能防止外界負載過大對柴油機造成沖擊。液力偶合器減速箱由泵輪軸、渦輪軸、減速齒輪、輸出軸等主要部件組成。近期發生了多起液力偶合器減速箱輸出軸端蓋燒損的故障。通過拆解后發現，是輸出端鎖緊備帽松脫，導致輸出軸來回竄動，造成軸承燒損，軸端蓋燒損、輸出軸報廢等情況。現場一旦發動這種情況柴油機無法正常使用，必須及時回廠修理，嚴重影響正常生產。通過對液力偶合器減速箱輸出軸鎖緊方式的研究，我們制定了一套解決方案，通過三種鎖緊螺母防脫工藝解決了這個問題。

關鍵詞：液力偶合器;輸出軸;防脫

一、液力偶合器減速箱輸出軸技術現狀

液力偶合器是一種柔性的傳動裝置，與普通的機械傳動裝置相比，具有很多獨特之處：1、能消除沖擊和振動; 2、輸出轉速低于輸入轉速，兩軸的轉速差隨載荷的增大而增加;3、過載保護性能和起動性能好，載荷過大而停轉時輸入軸仍可轉動，不致造成動力機的損壞;4、當載荷減小時，輸出軸轉速增加直到接近于輸入軸的轉速，使傳遞扭矩趨于零。液力偶合器的傳動效率等于輸出軸轉速與輸入軸轉速之比。一般液力偶合器傳動效率可以達到95%以上。液力偶合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。液力偶合器的冷卻方式有風冷和水冷。如將液力偶合器的油放空，液力偶合器就處于脫開狀態，能起離合器的作用。但是液力耦合器也存在高效范圍較窄缺點。液力偶合器減速箱由泵輪軸、渦輪軸、減速齒輪、輸出軸等主要部件組成。柴油機動力通過液力偶合器減速箱泵輪軸輸入，由泵輪渦輪之間液力傳動油帶動渦輪軸轉動，渦輪軸與輸出軸同一軸線，通過二級減速齒輪，渦輪軸將動力傳遞給輸出軸，輸出軸鎖緊備帽松動后，輸出軸端會來回沖擊磨損渦輪軸端，發現不及時渦輪軸、軸承也將嚴重損壞，軸端磨損的金屬粉末被帶到各軸承表面，對各軸承造成不同程度的損壞。近期發生的多起液力偶合器減速箱輸出軸竄動，通過拆解后發現，是輸出端鎖緊備帽松脫，導致輸出軸來回竄動，造成軸承燒損，軸端蓋燒損、輸出軸報廢等情況。以往渦輪軸葉輪端軸承與泵輪殼體通過軸承裝配在一起，發生過數起軸承松動造成泵輪渦輪葉輪碰在一起，發生嚴重事故。我們通過研究制定了三套防松措施，問題得到解決。為此我們將以往的解決方案運用到輸出軸的備帽防松上。

二、技術內容

為減少液力偶合器減速箱輸入輸出軸竄動的故障，提高工作時效，杜絕安全隱患。我們研究制定了三套解決方案。

1、加工防松螺母，防松鎖片。

2、在輸出端防松螺母緊固的螺紋處銑一道鍵槽，用于安裝防松鎖片

3、加工帶過盈量的防松螺母，安裝時對防松螺母加熱到120°安裝防松螺母。

三、技術創新點和技術目標

3.1防止液力偶合器減速箱輸出軸竄動的技術創新點

3.1.1加工防松螺母，防松鎖片。

3.1.2在輸出端防松螺母緊固的螺紋處銑一道鍵槽，用于安裝防松鎖片。

3.1.3加工帶過盈量的防松螺母，安裝時對防松螺母加熱到120°安裝防松螺母。

四、應用及效益分析

4.1應用情況

2018年我們通過多起液力偶合器故障，研究制定了三套措施，經過維修過的液力偶合器故障率大大降低，問題得到解決。2019年我們將對液力偶合器輸入輸出端鎖緊螺母均采用這三套防松措施。

4.2社會效益

液力偶合器減速箱故障率大大降低，職工的勞動強度減輕了、提高了工作時效，消除了安全隱患，社會效益明顯。

4.3經濟效益分析

4.3.1定制防松螺母、防松鎖片、輸出軸上銑鍵槽加工成本共3000元，使用壽命5年，每年費用為600元。

4.3.2公司有30支鉆井隊伍，每年避免發生10起液力偶合器減速箱輸出軸竄動故障，減少一次液力偶合器減速箱的修理就能節約修理費3萬元。年避免修理費用為10*3=30萬元

4.3.3時效分析，每年減少10起液力偶合器減速箱輸出軸竄動故障，修理一次此類故障，至少損失1天時間，按鉆機時效計算，每部鉆機日費平均為80000元。日費可避免10*8=80萬

公司年可避免=80+30-0.6=109.4萬元。

五、結論

通過三套防松措施的實施，制作成本低，實施方便有效，可有效避免柴油機液力偶合器減速箱輸入輸出端鎖緊螺母松動，造成軸向竄到的問題，避免了液力偶合器故障的發生，提高了設備本質化安全，具有廣闊的市場前景。