萬向軸事件原因分析及建議

王建良

摘? 要：近期總公司接連發生三起萬向軸事件，雖未造成重大安全事件及其他后果，但給總公司各級部門敲響了警鐘，這個事件說明我們在萬向軸的選型、使用、日常維護保養及檢查等方面存在一定的問題。針對具體事件進行分析并改進，以便為日后的生產提供穩定可靠的設備或者制定可行的維護方案，保證生產的順利進行。

關鍵詞：萬向軸;故障;分析;維護

中圖分類號：TF341.6?? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0124-03

Abstract： Recently， there have been three cardan shaft incidents in the head office. Although there have been no major safety incidents and other consequences， it has sounded the alarm for all levels of the head office. This incident illustrates that there are certain problems with our selection， use， daily maintenance and overhaul of cardan shaft. It is intended to analyze and improve specific events， in order to provide stable and reliable equipment for future production or formulate feasible maintenance programs to ensure the smooth progress of production.

Keywords： cardan shaft; failure; analysis; maintenance

引言

隨著經濟的全面發展，我國生產總體規模不斷擴大，有力地推動了經濟的全面發展。鉆井技術也在技術創新推動下，不斷飛速發展，定向井、叢式井和水平井也形成了有效的建設規模，其整體數量不斷提升，有力的支持了生產發展。技術的不斷發展，有力的推動了各種技術的提升，在西方發達國家，先進的技術代替了落后的產能，各企業已經全面使用了更加先進的新工藝、新技術、新設備，為企業快速發展，爭創世界一流產品提供強有力的支撐，特色產能推動了企業現代化發展。隨著技術設備的不斷更新換代，企業經濟實力得到增強，在激烈的市場競爭中始終立于不敗。螺桿鉆具是當前應用較為普遍的一種工具，在容積式井下動力建設中，起到了重要的作用，這類鉆具主要包括旁通閥、馬達、萬向軸及傳動軸四大總成，各部分的功能相互協調，有力的提高了設備的性能。在新技術的推動下，鉆井速度越來越高，各種新型、特殊工藝井也得到了研發，為了保證生產需求，螺桿鉆具運動形式和受力也需要不斷創新，以此，滿足不同的建設需要，目前看，萬向軸是重要的傳動部件，如果出現問題，則會引發大的事故，要全面重視此類問題，保證建設生產的穩定安全。

1 三起萬向軸事件基本情況

30657隊7月15日在正常鉆進過程中，帶泵萬向軸突然從十字頭根部斷裂，斷裂萬向軸型號：W70L=1595。

30655隊7月16日在設備正常運轉過程中，柴油機與耦合器之間的萬向軸發生斷裂事件，斷裂萬向軸型號：SWC250DH2L=780。

30662隊在設備正常運轉過程中，柴油機與減速箱之間的傳動萬向軸靠減速箱一側的法蘭螺栓全部斷裂。

2 三起萬向軸事件原因分析

萬向軸傳動由于其傳動效率高、噪音小、安裝維護方便逐漸取代了原皮帶傳動，然而基層使用人員由于對萬向軸的基本性能及維護保養等基礎知識掌握不夠，致使萬向軸事件頻發，現將以上三起事件做簡要分析。

事件一：30657隊萬向軸事件，原因是萬向軸選型錯誤。

該隊由于原帶泵萬向軸磨損嚴重（原設備2006年4月出廠時所配萬向軸），2012年5月10日該隊鉆臺大班上報一只萬向軸計劃，該計劃僅要求萬向軸長度為L=1595、具體型號未做要求，該計劃經該隊副隊長審核隊長審批蓋章確認后報器材公司組織（計劃原件見圖1）。

器材公司在接到計劃后按井隊的要求及時組織，5月23日該萬向軸組織到位，型號W70、長度L=1595，并與當天發放給該隊。（如圖2）

該萬向軸與2012年5月24日開始使用，至2013年7月15日十字頭根部斷裂，共使用1年45天。經調查后發現，該隊原設備配套萬向軸型號為：G303.4.0，L=1595，而該隊上報計劃時未報具體型號，僅要求長度為1595，器材按井隊要求的長度組織到的萬向軸的型號為：W70，L=1595，原設備所配與后組織的兩只萬向軸雖長度法蘭尺寸一樣，但性能相差甚遠，G303.4.0公稱轉矩90kN·M，W70公稱轉矩45kN·M，W70的公稱轉矩只有G303.4.0一半，萬向軸的另一項重要參數軸線折角，W70也較G303.4.0小3度。由于泥漿泵自身的結構及工作狀況所造成的沖擊載荷較大，另外再加之現場安裝精度較低，傳動箱輸出軸法蘭與泥漿泵輸入軸法蘭同軸度較差，決定了帶泵萬向軸必須選用具有較高安全系數的萬向軸[1]。兩種萬向軸的具體參數見圖3和圖4。

從理論計算方面看，W70的公稱轉矩45kN·M，疲勞轉矩22.5kN·M，與青州1300泵的理論轉矩22.2kN·M相當，青州1300泥漿泵的理論轉矩計算如下：

青州1300泵的功率為1300馬力，換算為955KW（1300*0.745=955），假定柴油機轉速設定為1300RPM，對應的泵沖為98轉/沖，青州泵傳動比為4.194，則其輸入軸的轉速為411RPM，由此可推算出青州泵輸入軸的額定轉矩為9.55*955/411=22.2kN·M。